WO2023120253A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2023120253A1
WO2023120253A1 PCT/JP2022/045533 JP2022045533W WO2023120253A1 WO 2023120253 A1 WO2023120253 A1 WO 2023120253A1 JP 2022045533 W JP2022045533 W JP 2022045533W WO 2023120253 A1 WO2023120253 A1 WO 2023120253A1
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excitation light
phosphor
light
fluorescent
display
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PCT/JP2022/045533
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文彦 伊藤
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株式会社Jvcケンウッド
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    • G02B30/50Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
    • G02B30/52Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels the 3D volume being constructed from a stack or sequence of 2D planes, e.g. depth sampling systems
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
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    • GPHYSICS
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    • H04N13/395Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume with depth sampling, i.e. the volume being constructed from a stack or sequence of 2D image planes

Definitions

  • the present invention relates to display devices.
  • a configuration has been proposed in which quantum dot blocks are three-dimensionally combined and irradiated with ultraviolet light (see Patent Document 1, for example).
  • a method has been proposed in which visible second harmonics are locally generated by irradiating a material with a second-order nonlinear optical effect with an infrared ultrashort pulse laser ( For example, see Patent Document 2).
  • the above prior art does not mention control of the irradiation position of the ultraviolet light irradiated to the quantum dot block. In order to accurately display an intended stereoscopic image, it is preferable to appropriately control the irradiation position.
  • the prior art described above requires the use of a laser light source with a pulse width of several tens of picoseconds to several femtoseconds. Since such an ultrashort pulse laser light source is very expensive, it may be an obstacle to popularization of stereoscopic display devices.
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and aims to provide a stereoscopic display technology.
  • a display device comprises a display body in which a plurality of fluorescent layers containing phosphors are laminated from a first surface to a second surface, and excitation light incident on the display body to excite the phosphors. and an irradiating unit that irradiates while changing the position in the in-plane direction.
  • stereoscopic display technology can be provided.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to a first embodiment
  • FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between excitation light intensity and emission intensity of a phosphor. It is a figure which shows typically the relationship between the thickness of a fluorescence layer, and the Rayleigh length of excitation light. It is a figure which shows typically the structure of the display apparatus which concerns on 2nd Embodiment. It is a figure which shows typically the structure of the display apparatus which concerns on 3rd Embodiment. It is a figure which shows typically the arrangement
  • FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between excitation light intensity and emission intensity of a phosphor. It is a figure which shows typically the relationship between the thickness of a fluorescence layer, and the Rayleigh length of excitation light. It is a figure which shows typically the structure of the display apparatus which
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing the configuration of a display body according to a fourth embodiment
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the relationship between the thicknesses of the fluorescent layer and separation layer and the Rayleigh length of excitation light. It is a figure which shows typically the arrangement
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to a seventh embodiment; It is a figure which shows typically the structure of the display body which concerns on 7th Embodiment, and a 2nd irradiation part.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to an eighth embodiment
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to a ninth embodiment
  • It is a graph which shows typically an example of the light intensity distribution of 2nd excitation light.
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to a tenth embodiment
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to an eleventh embodiment
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of a display body according to a twelfth embodiment
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of an optical sensor according to a twelfth embodiment
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to a thirteenth embodiment
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of a display device according to a fourteenth embodiment
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10 according to the first embodiment.
  • the display device 10 includes a display 12 , an irradiation section 16 and a control section 18 .
  • the display device 10 is a so-called volume display, and is configured to draw a stereoscopic image S inside the display body 12 .
  • the display 12 has a first surface 13 and a second surface 14 and includes a plurality of laminates 30 laminated in the z-direction from the first surface 13 toward the second surface 14 .
  • Each of the multiple laminates 30 has a first fluorescent layer 31 , a second fluorescent layer 32 and a third fluorescent layer 33 .
  • the display body 12 includes a plurality of fluorescent layers such as a first fluorescent layer 31, a second fluorescent layer 32, a third fluorescent layer 33, a first fluorescent layer 31, a second fluorescent layer 32, a third fluorescent layer 33, and so on. It has a structure in which fluorescent layers are sequentially stacked.
  • the plurality of second fluorescent layers 32 are alternately arranged with the plurality of first fluorescent layers 31
  • the plurality of third fluorescent layers 33 are alternately arranged with the plurality of first fluorescent layers 31 and the plurality of second fluorescent layers 32 . placed in
  • the first fluorescent layer 31 is a fluorescent layer containing a first fluorescent substance having an emission wavelength in the visible range, and includes, for example, a first fluorescent substance whose emission color is red (R).
  • the second fluorescent layer 32 is a fluorescent layer containing a second fluorescent substance having an emission wavelength in the visible range different from that of the first fluorescent substance, and for example, contains a second fluorescent substance whose emission color is green (G).
  • the third phosphor layer 33 is a phosphor layer containing a third phosphor having an emission wavelength in the visible range different from that of the first phosphor and the second phosphor. 3 phosphors.
  • Materials for the first phosphor, the second phosphor, and the third phosphor are not particularly limited, but quantum dot phosphors, for example, can be used.
  • the quantum dot phosphor By using the quantum dot phosphor, the excitation wavelengths of the first phosphor, the second phosphor and the third phosphor are made common, and the emission wavelengths of the first phosphor, the second phosphor and the third phosphor ( In other words, the emission color) can be made different.
  • nanocrystalline particles of cesium lead halide perovskite (CsPbX 3 , where X is halogen, Cl, Br, I, or a mixture thereof) can be used, and the excitation wavelength is 300 nm.
  • RGB emission wavelengths can be obtained with ultraviolet light of ⁇ 400 nm.
  • the base material of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 is made of a material transparent to visible light, such as a resin material or a glass material.
  • the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 can be formed by mixing the fluorescent substance into the transparent base material, and the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and The display body 12 can be formed by sequentially laminating the third fluorescent layers 33 .
  • the display body 12 is configured to have a solid columnar shape as a whole, and is configured to have a columnar shape, a polygonal columnar shape, or a rectangular parallelepiped shape.
  • the display body 12 is configured such that the surface of the display body 12 is mirror-finished so that the inside of the display body 12 can be seen through from the outside.
  • the display body 12 is formed such that the plurality of fluorescent layers 31, 32, 33 are integrated so that the interfaces of the plurality of fluorescent layers 31, 32, 33 are invisible or difficult to be visually recognized.
  • the size of the display body 12 is not particularly limited, for example, the size in the stacking direction (z direction) is about 100 mm to 1000 mm, and the size in the direction perpendicular to the stacking direction (x direction and y direction) is about 100 mm to 1000 mm.
  • the thickness of each of the plurality of fluorescent layers 31, 32, 33 can be, for example, approximately 10 ⁇ m to 10 mm.
  • the size of the display body 12 in the x, y, and z directions can be 200 mm, and the thickness of each of the plurality of fluorescent layers 31, 32, and 33 can be 200 ⁇ m.
  • the irradiation unit 16 irradiates the display 12 with the excitation light 20 that excites the phosphor.
  • the excitation light 20 is incident on the first surface 13 of the display body 12 and is irradiated to the display body 12 such that the condensing position 24 of the excitation light 20 changes with time inside the display body 12 .
  • the irradiation unit 16 includes a light source 40 , a condenser lens 42 , a lens drive mechanism 44 , a mirror 46 and a mirror drive mechanism 48 .
  • a light source 40 generates excitation light 20 for exciting the first, second and third phosphors.
  • the light source 40 generates, as the excitation light 20, ultraviolet light having a central wavelength in the range of 300 nm to 400 nm.
  • the light source 40 may be of any type, for example, a gallium nitride (GaN)-based semiconductor laser or a semiconductor LED (Light Emitting Diode) can be used as the light source 40 .
  • the condenser lens 42 condenses the excitation light 20 generated by the light source 40 toward the inside of the display body 12 .
  • the lens drive mechanism 44 is configured to change the position of the condenser lens 42 in the optical axis direction A. As shown in FIG.
  • the lens driving mechanism 44 changes the condensing position 24 of the excitation light 20 by changing the position of the condensing lens 42 .
  • the lens drive mechanism 44 makes the condensing position 24 variable in the irradiation direction of the excitation light 20 and makes the condensing position 24 variable in the direction intersecting the first surface 13 .
  • a variable focus lens may be used to make the light collection position 24 in the direction intersecting the first surface 13 variable.
  • the mirror 46 reflects the excitation light 20 that has passed through the condenser lens 42 toward the display 12 .
  • Mirror 46 reflects excitation light 20 such that excitation light 20 is incident on first surface 13 .
  • Mirror drive mechanism 48 is configured to change the orientation of mirror 46 .
  • the mirror driving mechanism 48 is configured to change the direction of the mirror 46 along two axes, and the focusing position 24 of the excitation light 20 reflected by the mirror 46 is changed along the first surface 13 (x direction and y direction). direction).
  • one mirror 46 is used, but a first mirror for scanning in the x direction and a second mirror for scanning in the y direction may be combined.
  • the light intensity at the condensing position 24 of the excitation light 20 is set to be equal to or higher than the threshold of the amplified spontaneous emission (ASE) of the phosphor contained in the display 12.
  • the amplified spontaneous emission It is set to 1.3 to 1.5 times the threshold (ASE threshold).
  • Amplified spontaneous emission (ASE) also called superluminescence, is a phenomenon in which population inversion is generated in a phosphor by excitation light and the emission intensity of the phosphor is amplified.
  • the threshold of amplified spontaneous emission light (ASE threshold) corresponds to the lowest light intensity of excitation light for causing ASE.
  • FIG. 2 is a graph schematically showing the relationship between the excitation light intensity and the emission intensity of a phosphor, showing an example in which the phosphor is a cesium-lead-halide perovskite nanocrystal.
  • the ratio (slope) of the emission intensity to the excitation light intensity increases.
  • the emission intensity of the phosphor at a location different from the condensing position 24 can be reduced, and the contrast with the condensing position 24 can be reduced. ratio can be increased.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship between the thickness of the fluorescent layer and the Rayleigh length Zr of the excitation light 20.
  • the excitation light 20 is configured such that it has a minimum beam radius w 0 at the collection position 24 and expands in beam radius away from the collection position 24 .
  • the minimum beam radius w 0 depends on the optical system of the irradiation unit 16 and is, for example, about 1 ⁇ m to 30 ⁇ m. At this time, the Rayleigh length Zr is about 10 ⁇ m to 10 mm.
  • the beam radius is ⁇ 2 ⁇ w 0 , so the beam intensity is half that at the converging position 24 .
  • the beam intensity at the focus position 24 is 1.3 to 1.5 times the ASE threshold
  • the beam intensity at the position 28 of the Rayleigh length Zr is 0.65 to 0.75 times the ASE threshold
  • the ASE is cease to exist.
  • the thickness t1 of the first fluorescent layer 31 is set to be at least twice the Rayleigh length Zr of the excitation light 20
  • the fluorescent layers adjacent to the first fluorescent layer 31 the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33
  • the occurrence of ASE can be prevented, and color fringing and deterioration of drawing contrast can be suppressed.
  • FIG. 3 shows the case where the condensing position 24 of the excitation light 20 coincides with the first fluorescent layer 31, but the condensing position 24 of the excitation light 20 coincides with the second fluorescent layer 32 or the third fluorescent layer 33.
  • the same is true when The thickness t2 of the second fluorescent layer 32 is twice or more the Rayleigh length Zr of the excitation light 20 when the condensing position 24 of the excitation light 20 coincides with the second fluorescent layer 32 .
  • the thickness t3 of the third fluorescent layer 33 is twice or more the Rayleigh length Zr of the excitation light 20 when the condensing position 24 of the excitation light 20 coincides with the third fluorescent layer 33 .
  • the upper limits of the thicknesses t1, t2, and t3 of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 are not particularly limited. less than twice or less than three times.
  • the respective thicknesses t1, t2 and t3 of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 may differ depending on the position in the display 12 in the z direction. It may vary according to the distance from surface 13 .
  • the beam diameter at the condensing position 24 according to the position of the condensing lens 42 w 0 changes. Specifically, the beam diameter w0 at the condensing position 24 increases as the condensing position 24 moves away from the first surface 13 (that is, as the condensing position 24 approaches the second surface 14).
  • the Rayleigh length Zr is proportional to the square of the beam diameter w 0 , the Rayleigh length Zr increases as the condensing position 24 separates from the first surface 13 .
  • the thickness of each of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 is adjusted according to the change in the Rayleigh length Zr according to the position of the condensing position 24 in the z direction. t1, t2, and t3 may be different. That is, the thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are configured to increase with increasing distance from the first surface 13. good too.
  • control unit 18 controls the operation of the irradiation unit 16.
  • the control unit 18 can be realized by hardware such as a computer CPU, memory, and other elements or mechanical devices, and software can be realized by a computer program or the like.
  • Various functions provided by the control unit 18 can be realized by cooperation of hardware and software.
  • the control unit 18 controls the operation of the lens driving mechanism 44 and the mirror driving mechanism 48 to control the condensing position 24 of the excitation light 20 in three dimensions (x direction, y direction and z direction).
  • the control unit 18 for example, periodically operates the lens drive mechanism 44 and the mirror drive mechanism 48 so that the condensing position 24 of the excitation light 20 is three-dimensionally scanned inside the display 12 .
  • the control unit 18 controls on/off of the light source 40 according to the condensing position 24 of the excitation light 20, for example.
  • the control unit 18 turns on the light source when the condensing position 24 of the excitation light 20 is a portion to be drawn inside the display 12 .
  • the control unit 18 turns off the light source when the condensing position 24 of the excitation light 20 is a portion inside the display 12 where drawing should not be performed.
  • the control unit 18 controls the on/off of the light source 40 and the light emission intensity of the light source 40, for example, based on the three-dimensional contour image data generated from the three-dimensional image data.
  • the stereoscopic contour image data is data in which the three-dimensional position and display color of the contour of the stereoscopic image S to be drawn on the display 12 are specified.
  • the control unit 18 controls the display color by controlling the light intensity of the excitation light 20 with which each of the adjacent first fluorescent layer 31, second fluorescent layer 32 and third fluorescent layer 33 is irradiated. Specifically, by controlling the amount of red light emitted from the first fluorescent layer 31, the amount of green emitted from the second fluorescent layer 32, and the amount of blue emitted from the third fluorescent layer 33, Full color control of the emission color by mixing red, green and blue.
  • the display device 10 may further include an image sensor 50.
  • the image sensor 50 is a two-dimensional photodetector such as a CCD sensor or a CMOS sensor, and is provided to measure the spot size of the excitation light 20 .
  • the image sensor 50 is arranged adjacent to the display 12 and at a position corresponding to the first surface 13 .
  • the image sensor 50 may be provided at a position different from the one shown in the drawing as long as the excitation light 20 can be incident thereon.
  • the control unit 18 operates the lens driving mechanism 44 and the mirror driving mechanism 48 so that the excitation light 20 is incident on the image sensor 50 .
  • the control unit 18 measures the size of the excitation light 20 with the image sensor 50 while changing the position of the condenser lens 42, thereby specifying the position of the condenser lens 42 that minimizes the spot size of the excitation light 20. do.
  • the specified position of the condenser lens 42 can be used as a reference for positioning in the z direction for matching the condenser position 24 of the excitation light 20 with the first surface 13 .
  • the controller 18 can calibrate the condensing position 24 of the excitation light 20 based on the measurement result of the image sensor 50 .
  • the display device 10 may further include an optical sensor 52.
  • the optical sensor 52 is configured to be able to measure light intensity for each wavelength.
  • the optical sensor 52 detects, for example, the light intensity of the first emission color (for example, red) from the first phosphor, the light intensity of the second emission color (for example, green) from the second phosphor, and the light intensity of the third phosphor from the third phosphor. It is configured to be able to measure the light intensity of the emitted light color (for example, blue).
  • the optical sensors 52 may include, for example, a first sensor 54 having a first filter that selectively transmits red light, a second sensor 56 that has a second filter that selectively transmits green light, and a second sensor 56 that selectively transmits blue light.
  • the optical sensor 52 is arranged, for example, on the second surface 14 of the display 12 .
  • the optical sensor 52 may be provided at a position different from the one shown in the drawing, as long as it is a position that can detect light emitted from the display 12 .
  • the control unit 18 operates the lens driving mechanism 44 to change the position of the condensing lens 42, and controls the light of each of the first emission color, the second emission color, and the third emission color measured by the optical sensor 52. Get strength.
  • the condensing position 24 of the excitation light 20 which of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 the excitation light 20 is strongly condensed changes.
  • the light intensity of each of the luminescent color, the second luminescent color, and the third luminescent color changes.
  • the position of the condenser lens 42 where the light intensity of the first emission color measured by the optical sensor 52 is maximum (or maximal) matches the condenser position 24 of the excitation light 20 with the first fluorescent layer 31. can be used as a reference for positioning in the z-direction for
  • the control unit 18 can calibrate the condensing position 24 of the excitation light 20 based on the measurement result of the optical sensor 52.
  • the control unit 18 may calibrate the condensing position 24 before starting drawing of the stereoscopic image S based on the measurement result of the optical sensor 52 .
  • the control unit 18 may calibrate the condensing position 24 based on the measurement result of the optical sensor 52 during drawing of the stereoscopic image S or during drawing of each frame of the stereoscopic image S to be a moving image.
  • the control unit 18 acquires the 3D contour image data and operates the irradiation unit 16 based on the 3D contour image data.
  • the control unit 18 controls the operations of the lens driving mechanism 44 and the mirror driving mechanism 48 to three-dimensionally scan the condensing position 24 of the excitation light 20 inside the display 12 .
  • the control unit 18 controls the output intensity of the light source 40 according to the condensing position 24 of the excitation light 20 so that the display color designated for each drawing position by the 3D contour image data is realized.
  • the stereoscopic image S corresponding to the stereoscopic contour image data can be drawn inside the display 12 .
  • the control unit 18 may acquire stereoscopic contour image data corresponding to each frame of the moving image data, and draw a different stereoscopic image S for each frame. As a result, a moving stereoscopic image S may be displayed.
  • the control unit 18 may calibrate the condensing position 24 of the excitation light 20 based on the measurement result of the image sensor 50.
  • the control unit 18 may calibrate the condensing position 24 based on the measurement result of the image sensor 50 before starting drawing of the stereoscopic image S.
  • the control unit 18 may calibrate the condensing position 24 based on the measurement result of the image sensor 50 during drawing of the stereoscopic image S or during drawing of each frame of the stereoscopic image S to be a moving image.
  • the thicknesses t1, t2, and t3 of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 included in each of the plurality of laminates 30 are set to 2 of the Rayleigh length Zr.
  • Light emission at a location different from the condensing position 24 can be suppressed by making it twice or more.
  • the light intensity at the condensing position 24 to be 1.3 times or more and 1.5 times or less than the ASE threshold of the phosphor, strong light emission by ASE can be obtained at the condensing position 24, and adjacent emission colors can be different. ASE can be prevented from occurring in the fluorescent layer, and color blurring and contrast reduction can be suppressed.
  • the display accuracy of the stereoscopic image S can be improved.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10A according to the second embodiment.
  • the second embodiment differs from the above-described first embodiment in that the irradiation section 16A further includes a collimating lens 41.
  • FIG. In the following, the second embodiment will be described with a focus on the points of difference from the first embodiment, and the points in common with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10A includes a display 12, an irradiation section 16A, and a control section 18.
  • the display device 10B may or may not include the image sensor 50 and the optical sensor 52 .
  • the display 12 and the control section 18 are configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the irradiation unit 16A includes a light source 40, a collimator lens 41, a condenser lens 42, a lens driving mechanism 44, a mirror 46, and a mirror driving mechanism 48.
  • a light source 40, a condenser lens 42, a lens drive mechanism 44, a mirror 46 and a mirror drive mechanism 48 are configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the collimator lens 41 collimates the excitation light 20 generated by the light source 40 .
  • the condenser lens 42 converges the excitation light 20 collimated by the collimator lens 41 toward the inside of the display body 12 .
  • the lens driving mechanism 44 changes the condensing position 24 of the excitation light 20 by changing the position of the condensing lens 42 .
  • the collimator lens 41 by using the collimator lens 41, changes in the beam diameter w0 and the Rayleigh length Zr at the converging position 24 due to changes in the converging position 24 of the excitation light 20 can be suppressed.
  • the beam diameter w 0 and the Rayleigh length Zr at the condensing position 24 are kept constant while the condensing position 24 is changed. be able to.
  • the thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are kept constant, the thicknesses t1, t2, and t3 is at least twice the Rayleigh length Zr.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10B according to the third embodiment.
  • the third embodiment differs from the above-described second embodiment in that an irradiation section 16B includes a plurality of light sources 61, 62, and 63.
  • FIG. In the following, the third embodiment will be described with a focus on the points of difference from the second embodiment, and the points in common with the second embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10B includes a display 12, an irradiation section 16B, and a control section 18.
  • the display device 10B may or may not include the image sensor 50 and the optical sensor 52 .
  • the display 12, control unit 18, image sensor 50, and optical sensor 52 are configured in the same manner as in the second embodiment.
  • the irradiation unit 16B includes a first light source 61, a second light source 62, a third light source 63, a first collimating lens 64, a second collimating lens 65, a third collimating lens 66, and a first half mirror 67. , a second half mirror 68 , a third mirror 69 , a condenser lens 42 , a lens driving mechanism 44 , a mirror 46 and a mirror driving mechanism 48 .
  • the condenser lens 42, the lens drive mechanism 44, the mirror 46 and the mirror drive mechanism 48 are configured in the same manner as in the second embodiment.
  • the first light source 61 generates the first excitation light 21 for exciting the first phosphor contained in the first fluorescent layer 31 .
  • a second light source 62 generates second excitation light 22 for exciting the second phosphor contained in the second phosphor layer 32 .
  • the third light source 63 generates third excitation light 23 for exciting the third phosphor contained in the third phosphor layer 33 .
  • the first excitation light 21, the second excitation light 22, and the third excitation light 23 are ultraviolet light with center wavelengths in the range of 300 nm to 400 nm.
  • the central wavelengths of the first pumping light 21, the second pumping light 22 and the third pumping light 23 may be the same or different.
  • the center wavelength of the first excitation light 21 may be 400 nm
  • the center wavelength of the second excitation light 22 may be 350 nm
  • the center wavelength of the third excitation light 23 may be 300 nm.
  • Semiconductor lasers and semiconductor LEDs can be used as the first light source 61, the second light source 62, and the third light source 63, similarly to the light source 40 according to the first embodiment.
  • the first collimator lens 64 collimates the first excitation light 21 generated by the first light source 61 .
  • the second collimator lens 65 collimates the second excitation light 22 generated by the second light source 62 .
  • the third collimator lens 66 collimates the third excitation light 23 generated by the third light source 63 .
  • the first half mirror 67 reflects the first excitation light 21 collimated by the first collimator lens 64 toward the condenser lens 42 .
  • the second half mirror 68 reflects the second excitation light 22 collimated by the second collimator lens 65 toward the condenser lens 42 .
  • the second excitation light 22 reflected by the second half mirror 68 passes through the first half mirror 67 and travels toward the condenser lens 42 .
  • the third mirror 69 reflects the third excitation light 23 collimated by the third collimator lens 66 toward the condenser lens 42 .
  • the third excitation light 23 reflected by the third mirror 69 passes through the second half mirror 68 and the first half mirror 67 and travels toward the condenser lens 42 .
  • the first excitation light 21 , the second excitation light 22 and the third excitation light 23 are superimposed on the same optical path by the first half mirror 67 and the second half mirror 68 and then enter the condenser lens 42 .
  • the condenser lens 42 converges the excitation light 20 in which the first excitation light 21 , the second excitation light 22 and the third excitation light 23 are superimposed toward the inside of the display body 12 .
  • the mirror 46 reflects the excitation light 20 that has passed through the condenser lens 42 toward the display 12 .
  • the first excitation light 21 is condensed at the first condensing position 25 by the condensing lens 42 .
  • the second excitation light 22 is condensed at the second condensing position 26 by the condensing lens 42 .
  • the third excitation light 23 is condensed at the third condensing position 27 by the condensing lens 42 .
  • the first condensing position 25, the second condensing position 26, and the third condensing position 27 are set so that the positions in the irradiation direction (z direction) of the excitation light 20 are slightly different. For example, by finely adjusting the degree of parallelization of the first excitation light 21, the second excitation light 22, and the third excitation light 23 by the first collimator lens 64, the second collimator lens 65, and the third collimator lens 66, the The first convergence position 25, the second convergence position 26 and the third convergence position 27 can be offset from each other.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing the arrangement of the first condensing position 25, the second condensing position 26 and the third condensing position 27.
  • FIG. FIG. 6 shows the case where the first focusing position 25 of the first excitation light 21 coincides with the first fluorescent layer 31 .
  • the second focusing position 26 of the second excitation light 22 matches the second fluorescent layer 32
  • the third focusing position 27 of the third excitation light 23 matches the third fluorescent layer 33 . do.
  • the amount of red light emitted from the first fluorescent layer 31 and the amount of light emitted from the second fluorescent layer 32 By controlling the amount of green light emitted and the amount of blue light emitted from the third fluorescent layer 33, the color of light emitted by mixing red, green, and blue at the light emitting position can be controlled in full color.
  • the distance between the first condensing position 25 and the second condensing position 26 matches the first pitch p1, which is the center-to-center distance between the first fluorescent layer 31 and the second fluorescent layer 32 .
  • the first pitch p1 corresponds to half (t1+t2)/2 of the sum of the thickness t1 of the first phosphor layer 31 and the thickness t2 of the second phosphor layer 32 .
  • the distance between the second condensing position 26 and the third condensing position 27 matches the second pitch p2, which is the center-to-center distance between the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 .
  • the second pitch p2 corresponds to half (t2+t3)/2 of the sum of the thickness t2 of the second phosphor layer 32 and the thickness t3 of the third phosphor layer 33 .
  • the first pitch p1 may match the thickness t1 of the first phosphor layer 31 or the thickness t2 of the second phosphor layer 32 .
  • the second pitch p2 may match the thickness t2 of the second phosphor layer 32 or the thickness t3 of the third phosphor layer 33 .
  • the thickness of the fluorescent layer is preferably at least twice the Rayleigh length at the condensing position.
  • the thickness t1 of the first fluorescent layer 31 is two times or more the first Rayleigh length Zr1 at the first condensing position 25 of the first excitation light 21, and five times or less, four times or less the first Rayleigh length Zr1, or 3 times or less.
  • the first Rayleigh length Zr1 is the position where the beam diameter of the first excitation light 21 is ⁇ 2 times the minimum beam diameter w01 at the first condensing position 25 .
  • the light intensity at the condensing position of the excitation light is preferably 1.3 to 1.5 times the ASE threshold of the phosphor.
  • the light intensity of the first excitation light 21 at the first condensing position 25 is 1.3 times or more and 1.5 times or less the ASE threshold of the first phosphor contained in the first fluorescent layer 31 .
  • the light intensity of the second excitation light 22 at the second condensing position 26 is 1.3 times or more and 1.5 times or less the ASE threshold of the second phosphor contained in the second fluorescent layer 32 .
  • the light intensity of the third excitation light 23 at the third condensing position 27 is 1.3 times or more and 1.5 times or less the ASE threshold of the third phosphor contained in the third fluorescent layer 33 .
  • the fourth embodiment differs from the above-described first embodiment in that a separating layer containing no phosphor is provided between two fluorescent layers emitting different colors. According to the fourth embodiment, by providing the separation layer, it is possible to more preferably suppress color bleeding and deterioration of drawing contrast. According to the fourth embodiment, by providing the separation layer, the pitch between the two fluorescent layers having different emission colors can be made smaller, so that the stereoscopic image S can be drawn with higher definition. In the following, the fourth embodiment will be described with a focus on the points of difference from the first embodiment, and the points in common with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of a display 12C according to the fourth embodiment.
  • the display body 12C includes a plurality of laminates 30 laminated in the z direction.
  • Each of the plurality of laminates 30 includes a first phosphor layer 31, a first isolation layer 34, a second phosphor layer 32, a second isolation layer 35, a third phosphor layer 33 and a third isolation layer 36, which are z They are stacked in order in the direction.
  • the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 are configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the first separation layer 34, the second separation layer 35, and the third separation layer 36 are layers that do not contain phosphor, and are made of a resin material or glass material that is transparent to visible light.
  • the first separation layer 34 , the second separation layer 35 and the third separation layer 36 are preferably made of the same material as the base material of the first fluorescent layer 31 , the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 .
  • the first separation layer 34, the second separation layer 35, and the third separation layer 36 are integrated so that the interface with the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, or the third fluorescent layer 33 is invisible or difficult to see. formed
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the relationship between the thickness of the fluorescent layer and separation layer and the Rayleigh length Zr of the excitation light 20.
  • FIG. FIG. 8 shows a state in which the condensing position 24 of the excitation light 20 coincides with the first fluorescent layer 31, as in FIG.
  • the second fluorescent layer 32 if the second fluorescent layer 32 is separated from the condensing position 24 by a position 28 corresponding to the Rayleigh length Zr, the occurrence of ASE in the second fluorescent layer 32 can be prevented. Therefore, the sum of half the thickness t1 of the first fluorescent layer 31 and the thickness t4 of the first separation layer 34 is preferably equal to or greater than the Rayleigh length Zr (that is, t1/2+t4 ⁇ Zr).
  • the sum of half the thickness t2 of the second phosphor layer 32 and the thickness t5 of the second separation layer 35 is preferably equal to or greater than the Rayleigh length Zr (that is, t2/2+t5 ⁇ Zr), and the third phosphor layer
  • the sum of half the thickness t3 of 33 and the thickness t6 of the third separation layer 36 is preferably equal to or greater than the Rayleigh length Zr (that is, t3/2+t6 ⁇ Zr).
  • the first pitch p1 which is the center-to-center distance between the first fluorescent layer 31 and the second fluorescent layer 32, can be made smaller than in the first embodiment.
  • the thicknesses t1 and t2 of the first fluorescent layer 31 and the second fluorescent layer 32 need to be twice or more the Rayleigh length Zr.
  • the first pitch p1 of the layer 32 is also twice or more the Rayleigh length Zr.
  • the second pitch p2 which is the center-to-center distance between the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33, is set to be more than 1 time and less than 2 times the Rayleigh length Zr. becomes possible.
  • the third separation layer 36 the third pitch p3, which is the center-to-center distance between the third fluorescent layer 33 and the first fluorescent layer 31, can be set to be more than 1 time and less than 2 times the Rayleigh length Zr. It becomes possible.
  • the first pitch p1 may be equal to or greater than the sum of half the thickness of the first fluorescent layer 31 (or the second fluorescent layer 32) and the Rayleigh length Zr (that is, p1 ⁇ t1/2+Zr, or p1 ⁇ t2/2+Zr).
  • the second pitch p2 may be equal to or greater than the sum of half the thickness of the second fluorescent layer 32 (or the third fluorescent layer 33) and the Rayleigh length Zr (that is, p2 ⁇ t2/ 2+Zr, or p2 ⁇ t3/2+Zr).
  • the third pitch p3 may be equal to or greater than the sum of half the thickness of the third fluorescent layer 33 (or the first fluorescent layer 31) and the Rayleigh length Zr (that is, p3 ⁇ t3/2+Zr , or p3 ⁇ t1/2+Zr).
  • the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are arranged in accordance with the change in the Rayleigh length Zr according to the z-direction position of the condensing position 24.
  • Each thickness t1, t2, t3 may be different. That is, the thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are configured to increase with increasing distance from the first surface 13. good too.
  • thicknesses t4, t5, and t6 of the plurality of first separation layers 34, the plurality of second separation layers 35, and the plurality of third separation layers 36 are configured to increase with increasing distance from the first surface 13. may be
  • the irradiation section 16A according to the second embodiment may be used.
  • a display device includes a display body 12C according to the fourth embodiment, an irradiation unit 16B according to the third embodiment, and a control unit 18.
  • the fifth embodiment will be described with a focus on differences from the third and fourth embodiments, and common points with the third and fourth embodiments will be omitted as appropriate.
  • FIG. 9 is a diagram schematically showing the arrangement of the first condensing position 25, the second condensing position 26 and the third condensing position 27 in the fifth embodiment.
  • the laminate 30 includes the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, the third fluorescent layer 33, the first separation layer 34, and the second separation layer. 35 and a third isolation layer 36 .
  • FIG. 9 shows the case where the first focusing position 25 of the first excitation light 21 coincides with the first fluorescent layer 31 .
  • the second focusing position 26 of the second excitation light 22 matches the second fluorescent layer 32
  • the third focusing position 27 of the third excitation light 23 matches the third fluorescent layer 33 . do.
  • the distance between the first condensing position 25 and the second condensing position 26 matches the first pitch p1, which is the center-to-center distance between the first fluorescent layer 31 and the second fluorescent layer 32 .
  • the first pitch p1 is the sum of half the thickness t1 of the first phosphor layer 31, the thickness t4 of the first separation layer 34, and the half of the thickness t2 of the second phosphor layer 32 (t1/2+t4+t2/2). matches
  • the first pitch p1 is, for example, greater than 1 time and less than 2 times the first Rayleigh length Zr1 of the first pumping light 21, or greater than 1 time and less than 2 times the second Rayleigh length Zr2 of the second pumping light 22. Can be set smaller.
  • the range of the first Rayleigh length Zr1 at the first condensing position 25 and the range of the second Rayleigh length Zr2 at the second condensing position 26 can overlap.
  • the first pitch p1 can be made smaller than in the case of FIG.
  • the first pitch p1 may be equal to or greater than the sum of half the thickness of the second fluorescent layer 32 (or the first fluorescent layer 31) and the first Rayleigh length Zr1 (or the second Rayleigh length Zr2). (that is, p1 ⁇ t2/2+Zr1 or p1 ⁇ t1/2+Zr1).
  • the distance between the second condensing position 26 and the third condensing position 27 matches the second pitch p2, which is the center-to-center distance between the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 .
  • the second pitch p2 is the sum of half the thickness t2 of the second phosphor layer 32, the thickness t5 of the second separation layer 35, and the half of the thickness t3 of the third phosphor layer 33 (t2/2+t5+t3/2). matches
  • the second pitch p2 is, for example, more than 1 time and less than 2 times the second Rayleigh length Zr2 of the second pumping light 22, or more than 1 time and less than 2 times the third Rayleigh length Zr3 of the third pumping light 23. Can be set smaller.
  • the second pitch p2 may be equal to or greater than the sum of half the thickness of the third fluorescent layer 33 (or the second fluorescent layer 32) and the second Rayleigh length Zr2 (or the third Rayleigh length Zr3). (ie p2 ⁇ t3/2+Zr2 or p2 ⁇ t2/2+Zr3).
  • the third pitch p3 which is the center-to-center distance between the third fluorescent layer 33 and the first fluorescent layer 31, is equal to half the thickness t3 of the third fluorescent layer 33, the thickness t6 of the third separation layer 36, and the thickness t6 of the first fluorescent layer 33. corresponds to the sum of half the thickness t3 of layer 31 (t3/2+t6+t1/2).
  • the third pitch p3 is, for example, more than 1 time and less than 2 times the third Rayleigh length Zr3 of the third pumping light 23, or more than 1 time and less than 2 times the first Rayleigh length Zr1 of the first pumping light 21. Can be set smaller.
  • the third pitch p2 may be equal to or greater than the sum of half the thickness of the first fluorescent layer 31 (or the third fluorescent layer 33) and the third Rayleigh length Zr3 (or the first Rayleigh length Zr1). (that is, p3 ⁇ t1/2+Zr3 or p3 ⁇ t3/2+Zr1).
  • first pitch p1, the second pitch p2, and the third pitch p3 may match the total thickness (t1+t4) of the first fluorescent layer 31 and the first separation layer 34, or the second fluorescent layer 32 and the sum of the thicknesses of the second separation layer 35 (t2+t5), or the sum of the thicknesses of the third phosphor layer 33 and the third separation layer 36 (t3+t6).
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10D according to the sixth embodiment.
  • the second irradiation unit that irradiates the excitation light 80 toward the second surface 14 of the display member 12 is provided. It differs from the above-described first embodiment in that it further includes two irradiation units 17 .
  • the sixth embodiment will be described with a focus on the points of difference from the first embodiment, and the points in common with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10D includes a display 12, a first irradiation section 16, a second irradiation section 17, and a control section 18.
  • the first irradiation unit 16 irradiates the excitation light 20 so that the condensing position 24 of the excitation light 20 is variable in the range from the first surface 13 to the intermediate surface 15 of the display member 12 .
  • the second irradiation unit 17 irradiates the excitation light 80 so that the condensing position 84 of the excitation light 80 is variable in the range from the second surface 14 to the intermediate surface 15 of the display member 12 .
  • the intermediate surface 15 is set at an arbitrary position between the first surface 13 and the second surface 14 , for example, set midway between the first surface 13 and the second surface 14 .
  • the second irradiation section 17 is configured similarly to the first irradiation section 16 .
  • the second irradiation section 17 includes a light source 70 , a condenser lens 72 , a lens driving mechanism 74 , a mirror 76 and a mirror driving mechanism 78 .
  • Light source 70 like light source 40, generates excitation light 80 for exciting the first, second and third phosphors.
  • the condenser lens 72 condenses the excitation light 80 generated by the light source 70 toward the inside of the display 12 .
  • the lens driving mechanism 74 changes the position of the condenser lens 72 in the optical axis direction B to change the condensing position 84 of the excitation light 80 .
  • the mirror 76 reflects the excitation light 80 so that the excitation light 80 that has passed through the condenser lens 72 is incident on the second surface 14 .
  • the mirror drive mechanism 78 changes the orientation of the mirror 76 to change the condensing position 84 of the excitation light 80 reflected by the mirror 76 in the directions (x-direction and y-direction) along the second surface 14 .
  • the control unit 18 controls operations of the first irradiation unit 16 and the second irradiation unit 17 .
  • the control unit 18 acquires 3D contour image data, and operates the first irradiation unit 16 based on the data for drawing the range from the first plane 13 to the intermediate plane 15 out of the 3D contour image data.
  • the control unit 18 operates the second irradiation unit 17 based on the data for drawing the range from the intermediate surface 15 to the second surface 14 in the stereoscopic contour image data.
  • the three-dimensional image S can be drawn using the excitation lights 20 and 80 incident on the first surface 13 and the second surface 14, respectively. can be
  • the thicknesses t1, t2, and t3 of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 included in the display 12 may differ depending on the position in the z direction.
  • the thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are increased from the first surface 13 toward the intermediate surface 15. may be configured.
  • Thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are increased from the second surface 14 toward the intermediate surface 15. may be configured.
  • the irradiation section 16A according to the second embodiment may be used as the first irradiation section 16 and the second irradiation section 17.
  • the thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 may be constant.
  • the irradiation section 16B according to the third embodiment may be used as the first irradiation section 16 and the second irradiation section 17, the irradiation section 16B according to the third embodiment may be used.
  • the display 12C according to the fourth embodiment may be used instead of the display 12.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10E according to the seventh embodiment.
  • the seventh embodiment includes a display 12C including a separation layer similar to that of the fourth and fifth embodiments.
  • the second excitation light 88 is irradiated toward the side surface 86 of the display body 12C. It is different from the above-described embodiment in that a second irradiation unit 90 is further provided.
  • the seventh embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiments, and common points with the above-described embodiments will be omitted as appropriate.
  • the display device 10E includes a display body 12C, a first irradiation section 16, a second irradiation section 90, and a control section 18.
  • the display device 10E may or may not include the image sensor 50 and the optical sensor 52 .
  • the first irradiation section 16 is configured similarly to the irradiation section 16 according to the first embodiment.
  • the control unit 18, image sensor 50 and optical sensor 52 are also configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the display 12C has a side surface 86.
  • the side surface 86 is provided between the first surface 13 and the second surface 14 and extends in the stacking direction of the display body 12C. If the display 12C is a cuboid, the display 12C has four rectangular sides 86. As shown in FIG. When the display body 12C is cylindrical, the display body 12C has a side surface 86 that is a cylindrical surface.
  • the second irradiation unit 90 is provided on the side of the display 12C and irradiates the second excitation light 88 toward the side surface 86 of the display 12C.
  • the second irradiation unit 90 irradiates the second excitation light 88 toward one fluorescent layer included in any one of the multiple laminates 30 .
  • the second excitation light 88 is incident in the in-plane direction on the fluorescent layer to be irradiated, and excites the phosphor contained in the fluorescent layer to be irradiated.
  • the second irradiation unit 90 irradiates the second excitation light 88 over the entire in-plane direction of the fluorescent layer to be irradiated.
  • the second irradiation unit 90 is configured to switch the fluorescent layer to be irradiated by changing the position of the second excitation light 88 in the stacking direction.
  • the second irradiation unit 90 selectively irradiates the second excitation light 88 to one fluorescent layer included in any one of the multiple laminates 30 .
  • the second irradiation unit 90 irradiates the second excitation light 88 toward one fluorescent layer corresponding to the condensing position 24 of the first excitation light 20 .
  • the phosphor emits light due to the irradiation of both the first excitation light 20 and the second excitation light 88 .
  • the light intensity of each of the first excitation light 20 and the second excitation light 88 is less than the threshold of amplified spontaneous emission light of the phosphor (that is, less than the ASE threshold).
  • the total value of the light intensities of the first excitation light 20 and the second excitation light 88 is equal to or higher than the threshold of amplified spontaneous emission light of the phosphor (that is, equal to or higher than the ASE threshold).
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of the display body 12C and the second irradiation section 90 according to the seventh embodiment.
  • the display body 12C includes a plurality of laminates 30 laminated in the z direction.
  • Each of the plurality of laminates 30 includes a first phosphor layer 31, a first isolation layer 34, a second phosphor layer 32, a second isolation layer 35, a third phosphor layer 33 and a third isolation layer 36, which are z They are stacked in order in the direction.
  • the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 are configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the first separation layer 34, the second separation layer 35, and the third separation layer 36 are layers that do not contain phosphor, and are made of a resin material or glass material that is transparent to visible light.
  • the refractive indices of the first separation layer 34, the second separation layer 35 and the third separation layer 36 are the same as those of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 (collectively (also called a fluorescent layer).
  • the refractive index of the separating layer is slightly lower than that of the fluorescent layer.
  • the difference between the refractive index of the separation layer and the fluorescent layer is, for example, 0.01 or more and 0.05 or less, preferably 0.02 or more and 0.04 or less.
  • the second irradiation section 90 includes a plurality of light source units 91, 92, and 93.
  • the second irradiation section 90 includes multiple first light sources 91 , multiple second light sources 92 , and multiple third light sources 93 .
  • Each of the plurality of first light sources 91 irradiates the second excitation light 88 toward the corresponding first fluorescent layer 31 in the in-plane direction of the first fluorescent layer 31 .
  • Each of the plurality of second light sources 92 irradiates the second excitation light in the in-plane direction of the second fluorescent layer 32 toward the corresponding second fluorescent layer 32 .
  • Each of the plurality of third light sources 93 irradiates the second excitation light in the in-plane direction of the third fluorescent layer 33 toward the corresponding third fluorescent layer 33 .
  • the first light source 91 includes a light emitting element 94 that outputs second excitation light 88 and a collimating lens 95 that collimates the second excitation light 88 output from the light emitting element 94 .
  • the light emitting element 94 is a semiconductor laser or a semiconductor LED.
  • the collimator lens 95 makes the light distribution angle of the second excitation light 88 incident on the first fluorescent layer 31 equal to or less than a predetermined value.
  • the light distribution angle of the second excitation light 88 collimated by the collimating lens 95 is 30 degrees or less, preferably 20 degrees or less or 10 degrees or less.
  • the second light source 92 and the third light source 93 are configured similarly to the first light source 91 .
  • the first light source 91 selectively irradiates the second excitation light 88 toward the corresponding first fluorescent layer 31 .
  • the second excitation light 88 incident on the first fluorescent layer 31 travels in the in-plane direction inside the first fluorescent layer 31 while being reflected at the interface of the first fluorescent layer 31 . Since the refractive index of the first fluorescent layer 31 is higher than the refractive indices of the adjacent first separation layer 34 and third separation layer 36, the second excitation light 88 can be totally reflected at the interface of the first fluorescent layer 31. .
  • the critical angle at the interface of the first fluorescent layer 31 is 75 degrees or more.
  • the second excitation light 88 is prevented from leaking to the outside of the first fluorescent layer 31, and only the first fluorescent layer 31 is selected. can be irradiated with the second excitation light 88 .
  • the second light source 92 can selectively irradiate only the corresponding second fluorescent layer 32 with the second excitation light 88 .
  • the third light source 93 can selectively irradiate only the corresponding third fluorescent layer 33 with the second excitation light 88 similarly to the first light source 91 .
  • the first excitation light 20 can be reflected at the interface between these layers and become a loss.
  • the difference in refractive index between the fluorescent layer and the separation layer is 0.01 or more and 0.05 or less
  • both sides of the first excitation light 20 passing through both the interface entering the fluorescent layer and the interface exiting from the fluorescent layer Transmittance is 99.94% or more. Therefore, even if the number of alternate layers of the fluorescent layer and the separating layer is 1000, the total transmittance of 58% or more can be realized.
  • the double-sided transmittance of the first excitation light 20 is 99.98% or more, and the transmittance when the number of alternate layers is 1,000 is 87% or more.
  • the number of alternating layers of the fluorescent layer and the separation layer is 1,000
  • the total number of layers of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32 and the third fluorescent layer 33 is 1,000.
  • the total number of layers of the first separation layer 34, the second separation layer 35 and the third separation layer 36 is 1,000.
  • the control unit 18 controls operations of the first irradiation unit 16 and the second irradiation unit 90 .
  • the control unit 18 acquires the 3D contour image data, and operates the first irradiation unit 16 and the second irradiation unit 90 based on the 3D contour image data.
  • the control unit 18 controls the operations of the lens driving mechanism 44 and the mirror driving mechanism 48 to three-dimensionally scan the condensing position 24 of the first excitation light 20 inside the display 12C.
  • the control unit 18 operates the second irradiation unit 90 so that the fluorescent layer corresponding to the condensing position 24 of the first excitation light 20 is selectively irradiated with the second excitation light 88 .
  • the control unit 18 turns on the first light source 91 , the second light source 92 , or the third light source 93 for irradiating the second excitation light 88 onto the fluorescent layer corresponding to the condensing position 24 of the first excitation light 20 .
  • the control unit 18 controls the output intensity of the light source 40 according to the condensing position 24 of the first excitation light 20 so that the display color designated for each drawing position by the 3D contour image data is realized.
  • the control unit 18 may control the output intensity of the light emitting element 94 according to the condensing position 24 of the first excitation light 20, and realize the display color specified for each drawing position by the three-dimensional contour image data. good. As a result, the stereoscopic image S corresponding to the stereoscopic contour image data can be drawn inside the display 12 .
  • ASE can be generated in the limited region 98 where the first pumping light 20 and the second pumping light 88 overlap, and the generation of ASE outside the limited region 98 can be prevented.
  • the thickness t1 of the first fluorescent layer 31 is smaller than the Rayleigh length Zr of the first excitation light 20
  • the generation of ASE in the adjacent second fluorescent layer 32 and third fluorescent layer 33 is preferably can be prevented.
  • the total thickness of the fluorescent layer and the separating layer is set to be more than 1 time and less than 2 times the Rayleigh length Zr of the first excitation light 20, Also, it is possible to suitably prevent the occurrence of ASE in the fluorescent layer different from the condensing position 24 of the first excitation light 20 .
  • the region 98 where ASE occurs can be made nearly spherical. More specifically, by setting the thickness of the fluorescent layer to 0.5 times or more and 2 times or less of the spot size w0 at the condensing position 24 of the first excitation light 20, the region 98 in which ASE occurs is nearly spherical. can be shaped. By making the region 98 in which ASE occurs have a nearly spherical shape, it becomes possible to draw a higher-definition stereoscopic image S.
  • a plurality of second irradiation units 90 may be used as a modification of the seventh embodiment.
  • the display device according to the modification may include a plurality of second irradiation units that irradiate a plurality of side surfaces of the display body 12C with the second excitation light.
  • Each of the plurality of second irradiation units is configured to irradiate the second excitation light toward the same fluorescent layer corresponding to the condensing position 24 of the first excitation light 20 .
  • this modification by irradiating the second excitation light from a plurality of side surfaces, it is possible to irradiate the second excitation light more uniformly over the entire in-plane direction of the fluorescent layer to be irradiated.
  • a reflective film that reflects the second excitation light 88 may be provided on at least one of the plurality of side surfaces of the display body 12C.
  • the reflection film may be provided on the second side surface different from the first side surface without providing the reflection film on the first side surface on which the second excitation light 88 from the second irradiation unit 90 is incident.
  • the reflective film may be configured to selectively reflect wavelengths of the second excitation light 88 and selectively transmit emission wavelengths of the fluorescent layer.
  • the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are arranged in accordance with the change in the Rayleigh length Zr according to the z-direction position of the condensing position 24.
  • Each thickness t1, t2, t3 may be different. That is, the thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 are configured to increase with increasing distance from the first surface 13. good too.
  • thicknesses t4, t5, and t6 of the plurality of first separation layers 34, the plurality of second separation layers 35, and the plurality of third separation layers 36 are configured to increase with increasing distance from the first surface 13. may be
  • the irradiation section 16A may be used.
  • the thicknesses t1, t2, and t3 of the plurality of first fluorescent layers 31, the plurality of second fluorescent layers 32, and the plurality of third fluorescent layers 33 may be constant, and the plurality of first separation layers 34, Thicknesses t4, t5, and t6 of the plurality of second separation layers 35 and the plurality of third separation layers 36 may be constant.
  • the irradiation section 16B may be used.
  • the second irradiation unit 90 includes the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 31 corresponding to the first light-condensing position 25, the second light-condensing position 26, and the third light-condensing position 27, respectively.
  • Each layer 33 may be irradiated with excitation light at the same time.
  • the first light source 91 emits fourth excitation light for exciting the first phosphor toward the first fluorescent layer 31, and the second light source 92 emits the second phosphor toward the second fluorescent layer 32.
  • a fifth excitation light for excitation may be applied, and a sixth excitation light for exciting the third phosphor may be applied from the third light source 93 toward the third fluorescent layer 33 .
  • the emission wavelengths of the fourth excitation light, the fifth excitation light, and the sixth excitation light may be the same, or may be different.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10F according to the eighth embodiment.
  • the irradiation unit 16F according to the eighth embodiment does not include the condenser lens 42 and the lens drive mechanism 44, and is configured to irradiate the display 12C with the first excitation light 20F collimated by the collimator lens 41.
  • FIG. In the following, the eighth embodiment will be described with a focus on the points of difference from the above-described seventh embodiment, and the points in common with the above-described seventh embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10F includes a display body 12C, a first irradiation section 16F, a second irradiation section 90, and a control section .
  • the display device 10F may or may not include the image sensor 50 and the optical sensor 52 .
  • the display body 12C, the second irradiation section 90 and the control section 18 are configured in the same manner as in the seventh embodiment described above.
  • the first irradiation section 16F includes a light source 40, a collimator lens 41, a mirror 46, and a mirror driving mechanism 48.
  • the first irradiation section 16F does not include the condenser lens 42 and the lens driving mechanism 44.
  • the mirror 46 reflects the first excitation light 20F collimated by the collimator lens 41 toward the first surface 13 of the display member 12C.
  • the mirror drive mechanism 48 changes the position of the first excitation light 20F in the in-plane direction (x direction and y direction) by changing the orientation of the mirror 46 .
  • the light intensity of each of the first excitation light 20F and the second excitation light 88 is less than the threshold of the amplified spontaneous emission light of the phosphor (that is, less than the ASE threshold), and the first excitation light 20 and the second excitation light
  • the total value of the light intensity of the excitation light 88 is equal to or higher than the threshold of the amplified spontaneous emission light of the phosphor (that is, equal to or higher than the ASE threshold). Therefore, ASE occurs at an intersection 100 where the first pumping light 20F and the second pumping light 88 overlap, and ASE does not occur at a location different from the intersection 100.
  • the control unit 18 controls the operations of the first irradiation unit 16F and the second irradiation unit 90.
  • the control unit 18 acquires the 3D contour image data, and operates the first irradiation unit 16F and the second irradiation unit 90 based on the 3D contour image data.
  • the control unit 18 controls the operation of the mirror driving mechanism 48 to change the in-plane position of the first excitation light 20F inside the display 12C.
  • the control unit 18 controls the operation of the second irradiation unit 90 to change the position of the second excitation light 88 in the stacking direction. Thereby, the control unit 18 controls the three-dimensional position where the outline of the stereoscopic image S should be displayed.
  • the control unit 18 controls the output intensity of at least one of the first pumping light 20F and the second pumping light 88 according to the in-plane position of the first pumping light 20F and the stacking direction position of the second pumping light 88.
  • a display color specified for each drawing position may be realized by the stereoscopic contour image data.
  • the condensing position 24 of the first excitation light 20 there is no need to three-dimensionally control the condensing position 24 of the first excitation light 20, and the irradiation direction of the excitation light 20F may be controlled only two-dimensionally. It becomes easy to control the original position.
  • FIG. 14 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10G according to the ninth embodiment.
  • the ninth embodiment in addition to the first irradiation unit 16 that irradiates the first excitation light 20 toward the first surface 13 of the display member 12 , the second excitation light 104 is emitted toward the second surface 14 of the display member 12 .
  • a second irradiation unit 102 for irradiating is further provided.
  • the ninth embodiment will be described with a focus on the points of difference from the first embodiment, and the points in common with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10G includes a display 12, a first irradiation section 16, a second irradiation section 102, and a control section .
  • the display device 10G may or may not include the image sensor 50 .
  • the display 12, the first irradiation section 16 and the control section 18 are configured in the same manner as in the first embodiment described above.
  • the second irradiation unit 102 irradiates the display 12 with the second excitation light 104 for exciting the phosphor.
  • the second excitation light 104 is incident on the second surface 14 of the display 12 and irradiates the display 12 from the side opposite to the first excitation light 20 .
  • the second irradiation unit 102 is a surface emitting light source configured to irradiate the entire second surface 14 of the display 12 with the second excitation light 104 .
  • the second excitation light 104 may have the same wavelength as the first excitation light 20, or may be ultraviolet light with a central wavelength within the range of 300 nm to 400 nm.
  • the second excitation light 104 has a role of assisting the excitation of the phosphor by the first excitation light 20.
  • the intensity of the first excitation light 20 incident on the first surface 13 of the display member 12 is attenuated as it passes through the display member 12 . 14, when the condensing position 24 of the first excitation light 20 is changed by the position of one condensing lens 42, the first excitation light 20 , the spot diameter of becomes larger, and the focused intensity of the first excitation light 20 becomes smaller. Therefore, when the output intensity of the light source 40 is constant, the focused intensity of the first excitation light 20 becomes stronger as the focused position 24 is closer to the first surface 13, and closer to the second surface 14 as the focused position 24 is. becomes weaker.
  • the light intensity of the second excitation light 104 is stronger near the second surface 14 and weaker near the first surface 13 .
  • the excitation at the condensing position 24 is assisted, and the first excitation light 20 and the first excitation light 20 at the condensing position 24 caused by the positional change of the condensing position 24 are separated from each other. Variation in the sum of the light intensities of the two excitation lights 104 can be reduced.
  • FIG. 15 is a graph schematically showing an example of the light intensity distribution of the second excitation light 104.
  • the second irradiation unit 102 may irradiate the second excitation light 104 with uniform light intensity on the second surface 14, as indicated by the solid line C in FIG.
  • the second irradiation unit 102 may irradiate the second excitation light 104 having an intensity distribution according to the position on the second surface 14 .
  • the second irradiation section 102 has relatively low light intensity in the central portion of the second surface 14 and relatively high light intensity in the peripheral portion of the second surface 14. You may irradiate the 2nd excitation light 104 which has distribution.
  • the concentration intensity of the first excitation light 20 is higher than that of the peripheral portion, which is far from the mirror 46. is large.
  • the condensed intensity of the first excitation light 20 is relatively small. Therefore, by reducing the light intensity of the central portion of the second excitation light 104 and increasing the light intensity of the peripheral portion of the second excitation light 104 , Variation in the sum of the light intensities of the first excitation light 20 and the second excitation light 104 can be reduced.
  • the light intensity of the second excitation light 104 is set so as not to exceed the threshold of amplified spontaneous emission (ASE) of the phosphor contained in the display 12 .
  • the total value of the light intensities of the first pumping light 20 and the second pumping light 104 at the condensing position 24 is set to be equal to or higher than the threshold of amplified spontaneous emission light (ASE threshold).
  • the control unit 18 may change the light intensity of the second excitation light 104 according to the condensing position 24 of the first excitation light 20 by controlling the operation of the second irradiation unit 102 .
  • the light intensity of the second excitation light 104 may be increased as the condensing position 24 of the first excitation light 20 is closer to the second surface 14 , ie, farther from the first surface 13 .
  • the total value of the light intensities of the first excitation light 20 and the second excitation light 22 at the condensing position 24 may be equal to or higher than the ASE threshold.
  • the light intensity of the second excitation light 104 by setting the light intensity of the second excitation light 104 to be less than the ASE threshold, it is possible to prevent the entire display 12 from brightly emitting light.
  • the total value of the light intensities of the first excitation light 20 and the second excitation light 104 at the condensing position 24 by setting the total value of the light intensities of the first excitation light 20 and the second excitation light 104 at the condensing position 24 to be equal to or higher than the ASE threshold, it is possible to obtain strong light emission due to ASE at the condensing position 24.
  • the contrast ratio with light emission (background light) at a location different from the light position 24 can be increased.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10H according to the tenth embodiment.
  • the tenth embodiment differs from the ninth embodiment in that the first irradiation section 16A further includes a collimating lens 41 and is configured in the same manner as in the second embodiment.
  • the tenth embodiment will be described with a focus on differences from the ninth embodiment, and common points with the ninth embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10H includes a display body 12, a first irradiation section 16A, a second irradiation section 102, and a control section .
  • the display device 10G may or may not include the image sensor 50 .
  • 16 A of 1st irradiation parts are comprised similarly to 2nd Embodiment.
  • the display 12, the second irradiation section 102 and the control section 18 are configured in the same manner as in the ninth embodiment.
  • the collimating lens 41 by using the collimating lens 41, it is possible to suppress the change in the spot diameter of the first excitation light 20 according to the condensing position 24 of the first excitation light 20. As a result, fluctuations in the light intensity of the first excitation light 20 at the condensing position 24 due to changes in the condensing position 24 can be reduced. As a result, compared to the ninth embodiment, the ratio of assistance by the second excitation light 104 can be reduced, and the ratio of changing the light intensity of the second excitation light 104 according to the condensing position 24 can be reduced. By reducing the ratio of assistance by the second excitation light 104, the intensity of light emission (background light) at a location different from the condensing position 24 can be reduced. In addition, by reducing the rate at which the light intensity of the second excitation light 104 is changed according to the condensing position 24, variations in the intensity of the emitted light (background light) at locations different from the condensing position 24 can be reduced.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10J according to the eleventh embodiment.
  • the eleventh embodiment differs from the above-described ninth embodiment in that the display device 10J further includes an optical sensor 52 .
  • the eleventh embodiment will be described with a focus on the points of difference from the ninth embodiment, and the points in common with the ninth embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10B includes a display body 12, a first irradiation section 16, a second irradiation section 102, a control section 18, and an optical sensor 52.
  • the display device 10J may or may not include the image sensor 50 .
  • the display 12, the first irradiation section 16, the second irradiation section 102, the control section 18, and the image sensor 50 are configured in the same manner as in the ninth embodiment.
  • the optical sensor 52 is configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the positional accuracy for drawing the stereoscopic image S can be improved.
  • the display accuracy of S can be improved.
  • a part of the fluorescent layer included in the display contains an infrared fluorescent substance having an emission wavelength in the infrared region.
  • the infrared phosphor is excited by the first excitation light 20 and emits infrared light.
  • the light intensity of the infrared light emitted from the infrared phosphor is detected by an optical sensor and used to determine in which fluorescent layer the condensing position 24 of the first excitation light 20 is located.
  • a plurality of types of infrared phosphors having different emission wavelengths in the infrared region can be used as the infrared phosphors.
  • a first infrared phosphor having an emission wavelength of 800 nm a second infrared phosphor having an emission wavelength of 900 nm, a third infrared phosphor having an emission wavelength of 1000 nm, and an emission wavelength of 1100 nm
  • a fourth infrared phosphor, a fifth infrared phosphor having an emission wavelength of 1200 nm, and a sixth infrared phosphor having an emission wavelength of 1300 nm can be used.
  • the condensing position 24 of the first excitation light 20 is located in any fluorescent layer based on the wavelength of the infrared light detected by the optical sensor. can determine whether to
  • the display device according to the twelfth embodiment has the same configuration as the display device 10 according to the first embodiment, but the configurations of the display body 12 and the optical sensor 52 are different.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing the configuration of a display 12K according to the twelfth embodiment.
  • the display body 12K includes a plurality of laminates 30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g, 30h, 30i, and 30j laminated in the z direction.
  • Laminates 30a to 30f include first fluorescent layers 31a to 31f containing a first fluorescent substance and an infrared fluorescent substance, a second fluorescent layer 32 containing a second fluorescent substance and not containing an infrared fluorescent substance, and a third phosphor layer 33 containing a third phosphor and not containing an infrared phosphor.
  • the first phosphor layer 31a included in the first laminate 30a contains a first phosphor and a first infrared phosphor (having an emission wavelength of 800 nm, for example).
  • the first phosphor layer 31b included in the second laminate 30b contains a first phosphor and a second infrared phosphor (having an emission wavelength of 900 nm, for example).
  • a first phosphor layer 31c included in the third laminate 30c contains a first phosphor and a third infrared phosphor (having an emission wavelength of 1000 nm, for example).
  • a first phosphor layer 31d included in the fourth laminate 30d contains a first phosphor and a fourth infrared phosphor (having an emission wavelength of 1100 nm, for example).
  • a first phosphor layer 31e included in the fifth laminate 30e contains a first phosphor and a fifth infrared phosphor (having an emission wavelength of 1200 nm, for example).
  • a first phosphor layer 31f included in the sixth laminate 30f contains a first phosphor and a sixth infrared phosphor (having an emission wavelength of 1300 nm, for example).
  • the laminates 30g and 30h include a first fluorescent layer 31 containing a first fluorescent substance and not containing an infrared fluorescent substance, second fluorescent layers 32a and 32b containing a second fluorescent substance and an infrared fluorescent substance, and a third phosphor layer 33 containing a third phosphor and not containing an infrared phosphor.
  • the second phosphor layer 32a included in the seventh laminate 30g contains a second phosphor and a first infrared phosphor (having an emission wavelength of 800 nm, for example).
  • the second phosphor layer 32b included in the eighth laminate 30h contains a second phosphor and a second infrared phosphor (having an emission wavelength of 900 nm, for example).
  • the second phosphor layer included in the laminate contains the second phosphor, the third infrared phosphor, the fourth infrared phosphor, the fifth infrared phosphor and the sixth red phosphor. Any one of external phosphors may be contained.
  • Laminates 30i and 30j include a first fluorescent layer 31 containing a first fluorescent material and not containing an infrared fluorescent material, and a second fluorescent layer 32 containing a second fluorescent material but not containing an infrared fluorescent material. , and third phosphor layers 33a and 33b containing third phosphors and infrared phosphors.
  • the third phosphor layer 33a included in the ninth laminate 30i contains a third phosphor and a first infrared phosphor (having an emission wavelength of 800 nm, for example).
  • the third phosphor layer 33b included in the tenth laminate 30j contains a third phosphor and a second infrared phosphor (having an emission wavelength of 900 nm, for example).
  • the third phosphor layer included in the laminate contains the third phosphor, and also contains the third infrared phosphor, the fourth infrared phosphor, the fifth infrared phosphor and the sixth red phosphor. Any one of external phosphors may be contained.
  • FIG. 19 is a diagram schematically showing the configuration of an optical sensor 52K according to the twelfth embodiment.
  • the optical sensor 52K has a plurality of sensors 54, 56, 58, 60a, 60b, 60c, 60d, 60e, and 60f with different detectable wavelengths.
  • the first sensor 54, the second sensor 56, and the third sensor 58 are configured in the same manner as in the first embodiment, and configured to measure red, green, and blue light intensities, for example.
  • the optical sensor 52K has a plurality of infrared sensors 60a-60f.
  • the first infrared sensor 60a is configured to measure the light intensity of the emission wavelength of the first infrared phosphor, and has a filter that selectively transmits infrared light of 800 nm, for example.
  • the second infrared sensor 60b is configured to measure the light intensity of the emission wavelength of the second infrared phosphor, and has a filter that selectively transmits infrared light of 900 nm, for example.
  • the third infrared sensor 60c is configured to measure the light intensity of the emission wavelength of the third infrared phosphor, and has a filter that selectively transmits infrared light of 1000 nm, for example.
  • the fourth infrared sensor 60d is configured to measure the light intensity of the emission wavelength of the fourth infrared phosphor, and has a filter that selectively transmits infrared light of 1100 nm, for example.
  • the fifth infrared sensor 60e is configured to measure the light intensity of the emission wavelength of the fifth infrared phosphor, and has, for example, a filter that selectively transmits infrared light of 1200 nm.
  • the sixth infrared sensor 60f is configured to measure the light intensity of the emission wavelength of the sixth infrared phosphor, and has a filter that selectively transmits infrared light of 1300 nm, for example.
  • the control unit 18 operates the lens driving mechanism 44 to change the position of the condenser lens 42 while acquiring the light intensity for each wavelength measured by the optical sensor 52K. Based on the light intensity of each wavelength measured by the optical sensor 52K, the control unit 18 locates the condensing position 24 of the first excitation light 20 in the fluorescent layer containing any of the plurality of types of infrared phosphors.
  • the first determines whether For example, when the light intensity of the emission wavelength (red) of the first phosphor is maximum (or maximum) and the light intensity of the emission wavelength (800 nm) of the first infrared phosphor is maximum (or maximum), the first It can be determined that the condensing position 24 is located in the first phosphor layer 31a containing the phosphor and the first infrared phosphor.
  • each of the continuous laminates 30a to 30h contains an infrared phosphor.
  • laminates containing an infrared phosphor and laminates not containing an infrared phosphor may be alternately laminated.
  • a plurality of (for example, 9) laminates 30 containing no infrared phosphor are laminated, and the second infrared phosphor is placed thereon.
  • You may laminate
  • a phosphor layer containing an infrared phosphor used as a positioning reference may be provided for every ten laminates. As a result, when the number of laminated bodies 30 of the display body 12K is large, the positioning reference can be set with appropriate intervals.
  • one fluorescent layer contains one type of infrared phosphor.
  • one phosphor layer may contain two or more infrared phosphors.
  • one fluorescent layer contains a first infrared fluorescent substance and a second infrared fluorescent substance, or contains a first infrared fluorescent substance, a second infrared fluorescent substance and a third infrared fluorescent substance.
  • the combination of infrared phosphors to be contained may be changed according to the fluorescent layer that serves as a reference for positioning.
  • the display 12K and the optical sensor 52K according to the twelfth embodiment can be used in combination with any of the above-described embodiments.
  • the display 12K and the optical sensor 52K according to the twelfth embodiment can be used instead of the display 12 and the optical sensor 52 in any of the above-described embodiments.
  • the fluorescent layers 31 to 33 included in the display body 12C shown in FIG. 7-9 may be configured to contain an infrared fluorescent substance so that the positions of the fluorescent layers 31 to 33 can be grasped more precisely. .
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10L according to the thirteenth embodiment.
  • the thirteenth embodiment differs from the above-described first embodiment in that a power supply 110 that applies a voltage between the first surface 13 and the second surface 14 of the display body 12L is provided.
  • the thirteenth embodiment will be described with a focus on the points of difference from the first embodiment, and the points in common with the first embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10L includes a display body 12L, an irradiation section 16, a control section 18, a first electrode 106, a second electrode 108, and a power supply 110.
  • the first irradiation section 16 and the control section 18 are configured in the same manner as in the first embodiment.
  • the display 12L is configured similarly to the display 12 according to the first embodiment, but differs from the first embodiment in that it has conductivity.
  • Each of the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 included in the plurality of laminates 30 of the display body 12L is configured to have conductivity.
  • a conductive polymer such as polyacetylene or polythiophene
  • they can be configured to have conductivity.
  • the first fluorescent layer 31, the second fluorescent layer 32, and the third fluorescent layer 33 may be made conductive by containing conductive particles.
  • the first electrode 106 is provided on the first surface 13 of the display 12L.
  • the first electrode 106 is a transparent electrode that transmits the first excitation light 20, and is made of a conductive oxide material such as indium tin oxide (ITO).
  • the second electrode 108 is provided on the second surface 14 of the display body 12L.
  • the second electrode 108 is preferably a transparent electrode like the first electrode 106, but may not be a transparent electrode.
  • a power supply 110 applies a voltage between the first electrode 106 and the second electrode 108 .
  • the power supply 110 electrically excites the phosphor contained in the display 12L by applying a voltage to the display 12L.
  • the power supply 110 applies an auxiliary voltage to the entire display 12L to auxiliary excite the phosphor contained in the display 12L.
  • the amount of light emitted by the phosphor depends on the current density, and the higher the current density, the greater the amount of light emitted.
  • the power supply 110 controls the current flowing between the first electrode 106 and the second electrode 108 so that the current density is such that the phosphor does not generate ASE when the first excitation light 20 is not applied. .
  • the current density flowing between the first electrode 106 and the second electrode 108 is controlled to be less than the "threshold current density of amplified spontaneous emission light", which is the current density required to cause ASE.
  • the power supply 110 may have a constant current circuit.
  • the control unit 18 may change the current density of the current flowing through the display 12L according to the condensing position 24 of the first excitation light 20 by controlling the operation of the power supply 110 .
  • the phosphor while suppressing variations in the sum of the contribution of the first excitation light 20 at the condensing position 24 and the contribution of the electrical excitation by the power source 110, the phosphor generates ASE at the condensing position 24. good too.
  • the power supply 110 according to the thirteenth embodiment can be used in combination with any of the above-described embodiments.
  • power supply 110 may be applied to the second embodiment of FIG. 4, the third embodiment of FIGS. 5-6, or the fourth embodiment of FIGS.
  • display 12C shown in FIGS. 7-9 is configured to be electrically conductive.
  • the phosphor layers 31 to 33 and separation layers 34 to 36 that constitute the display 12C are configured to have conductivity by using a conductive polymer such as polyacetylene or polythiophene as a base material.
  • FIG. 21 is a diagram schematically showing the configuration of a display device 10M according to the fourteenth embodiment.
  • the fourteenth embodiment differs from the above-described thirteenth embodiment in that separate power sources 110a and 110b are connected to the central portion and peripheral portion of the display 12L.
  • the fourteenth embodiment will be described with a focus on the points of difference from the thirteenth embodiment, and the points in common with the thirteenth embodiment will be omitted as appropriate.
  • the display device 10M includes a display body 12L, a first irradiation section 16, a control section 18, a first electrode 106, a second electrode 108, and a power supply 110.
  • the display 12L, the first irradiation section 16 and the control section 18 are configured in the same manner as in the thirteenth embodiment.
  • the second electrode 108 has a central electrode 108 a provided in the central portion of the second surface 14 of the display body 12 and a peripheral electrode 108 b provided in the peripheral portion of the second surface 14 .
  • the power supply 110 has a first power supply 110a connected between the first electrode 106 and the central electrode 108a, and a second power supply 110b connected between the first electrode 106 and the peripheral electrode 108b.
  • the first power supply 110a is configured to apply a current having a first current density to the central portion of the display body 12L.
  • the second power supply 110b is configured to apply a current having a second current density higher than the first current density to the peripheral portion of the display body 12L. Since the distance from the mirror 46 is relatively long in the peripheral portion of the display 12L, the condensed intensity of the first excitation light 20 is relatively low compared to the central portion of the display 12L. Therefore, by making the current density in the central portion of the display body 12L relatively low and the current density in the peripheral portion of the display body 12L relatively high, variation in the sum of the contribution of the first pumping light 20 and the contribution of the electrical pumping can be reduced.
  • the case where two electrodes 108a and 108b are provided on the second surface 14 is shown.
  • the voltage may be applied such that the current density in the central portion of the display body 12L is low and the current density in the peripheral portion of the display body 12L is high.
  • the power supply 110 according to the fourteenth embodiment can be used in combination with any of the above-described embodiments.
  • power supply 110 may be applied to the second embodiment of FIG. 4, the third embodiment of FIGS. 5-6, or the fourth embodiment of FIGS.
  • display 12C shown in FIGS. 7-9 is configured to be electrically conductive.
  • the phosphor layers 31 to 33 and separation layers 34 to 36 that constitute the display 12C are configured to have conductivity by using a conductive polymer such as polyacetylene or polythiophene as a base material.
  • the thickness of each of the plurality of fluorescent layers is at least twice the Rayleigh length of the excitation light when the condensing position of the excitation light coincides with each of the plurality of fluorescent layers. display device.
  • a display device wherein the distance between the first light collection position and the second light collection position in the display body corresponds to the thickness of the first fluorescent layer or the second fluorescent layer.
  • [Aspect 9] The thickness of each of the plurality of first fluorescent layers is twice or more the Rayleigh length of the first excitation light
  • the display device according to any one of aspects 6 to 8, wherein the thickness of each of the plurality of second fluorescent layers is twice or more the Rayleigh length of the second excitation light.
  • the light intensity of the first excitation light at the first condensing position is 1.3 times or more and 1.5 times or less than the threshold value of the amplified spontaneous emission light of the first phosphor, 10. Any one of aspects 6 to 9, wherein the light intensity of the second excitation light at the second focusing position is 1.3 times or more and 1.5 times or less the threshold value of the amplified spontaneous emission light of the second phosphor.
  • a display device according to one.
  • a display body comprising and an irradiating unit that irradiates excitation light that enters the display body and excites the phosphor by changing a condensing position of the excitation light in the display body.
  • the sum of half the thickness of the fluorescent layer and the thickness of the separation layer in each of the plurality of laminates is the excitation light when the condensing position of the excitation light coincides with each of the plurality of laminates 12.
  • the display device which is equal to or greater than the Rayleigh length of .
  • the sum of the thickness of the fluorescent layer and the thickness of the separating layer contained in each of the plurality of laminates is the amount of the excitation light when the condensing position of the excitation light coincides with each of the plurality of laminates.
  • the display device according to aspect 11 or 12, which is more than 1 and less than 2 times the Rayleigh length.
  • the light intensity of the excitation light at the condensing position is 1.3 times or more and 1.5 times or less the threshold value of the amplified spontaneous emission light of the phosphor.
  • Device [Aspect 15] 15. The display device according to any one of modes 11 to 14, wherein the separation layer included in each of the plurality of laminates has a thickness that increases with increasing distance from the first surface.
  • a display body in which a plurality of laminates are laminated wherein each of the plurality of laminates includes a first phosphor layer containing a first phosphor, a first separation layer not containing a phosphor, and the first phosphor layer.
  • a display body having a structure in which a second phosphor layer containing a second phosphor having an emission wavelength different from that of the phosphor and a second separation layer containing no phosphor are laminated in this order;
  • the first excitation light that enters the display body to excite the first phosphor and the second excitation light that enters the display body to excite the second phosphor are superimposed, and the and an irradiating unit that irradiates by changing a first condensing position of the first excitation light and a second condensing position of the second excitation light.
  • the distance between the first light-collecting position and the second light-collecting position in the display body is equal to or greater than the sum of half the thickness of the second fluorescent layer and the Rayleigh length of the first excitation light, or 17.
  • the display device according to aspect 16 which is equal to or greater than the sum of half the thickness of one fluorescent layer and the Rayleigh length of the second excitation light.
  • the distance between the first light-collecting position and the second light-collecting position in the display body is half the thickness of the first phosphor layer, the thickness of the first separating layer, and the thickness of the second phosphor layer. 18.
  • a display device corresponding to the sum of half the thickness of the [Aspect 19] From mode 16, wherein the distance between the first condensed position and the second condensed position in the display body is more than 1 time and less than 2 times the Rayleigh length of the first excitation light or the second excitation light 19.
  • the display device according to any one of 18.
  • the light intensity of the first excitation light at the first condensing position is 1.3 times or more and 1.5 times or less than the threshold value of the amplified spontaneous emission light of the first phosphor, 20.
  • a display device according to one.
  • a display body in which a plurality of fluorescent layers containing a phosphor and a plurality of separation layers not containing a phosphor are alternately laminated; a first irradiation unit that irradiates the display body with first excitation light that is incident in the lamination direction and excites the phosphor while changing the position in the in-plane direction; a second irradiation unit that irradiates the plurality of fluorescent layers with second excitation light that is incident in the in-plane direction and excites the fluorescent material while changing the position in the stacking direction.
  • the plurality of separation layers have a lower refractive index than the plurality of fluorescent layers.
  • a display device according to aspect 22, wherein the difference between the refractive index of the plurality of separation layers and the refractive index of the plurality of fluorescent layers is 0.01 or more and 0.05 or less.
  • the light intensity of each of the first excitation light and the second excitation light is less than the threshold of amplified spontaneous emission light of the phosphor, 24.
  • the display device according to any one of modes 21 to 23, wherein a total value of light intensities of the first excitation light and the second excitation light is equal to or greater than a threshold of amplified spontaneous emission light of the phosphor.
  • Aspect 25 25.
  • any one of aspects 21 to 24, wherein the sum of the thickness of each of the plurality of fluorescent layers and the thickness of each of the plurality of separation layers is more than 1 and less than 2 times the Rayleigh length of the first excitation light The display device according to 1.
  • a display body in which a plurality of phosphor layers containing a phosphor are laminated from a first surface toward a second surface; a first irradiation unit that irradiates the first excitation light that is incident on the first surface and that excites the phosphor by changing a condensing position of the first excitation light in the display body; a second irradiation unit that irradiates a second excitation light that is incident on the second surface and excites the phosphor, The light intensity of the second excitation light is less than the threshold of the amplified spontaneous emission light of the phosphor, A display device, wherein a total value of light intensities of the first excitation light and the second excitation light is equal to or higher than a threshold value of amplified spontaneous emission light of the phosphor.
  • a display body in which a plurality of first phosphor layers containing a first phosphor and a plurality of second phosphor layers containing a second phosphor having an emission wavelength different from that of the first phosphor are laminated; an irradiating unit that irradiates excitation light that enters the display body and excites the first phosphor and the second phosphor by changing a condensing position of the excitation light in the display body; an optical sensor that measures the light intensity of each wavelength of light emitted from the display; A control unit that controls the condensing position of the excitation light based on at least one of the light intensity of the emission wavelength of the first phosphor and the light intensity of the emission wavelength of the second phosphor measured by the optical sensor.
  • the display includes a fluorescent layer containing an infrared phosphor having an emission wavelength in the infrared region, 33.
  • the display includes a phosphor layer containing a first infrared phosphor having an emission wavelength in the infrared region, and a second infrared phosphor having an emission wavelength in the infrared region different from that of the first infrared phosphor.
  • the control unit further collects the excitation light based on the light intensity of the emission wavelength of the first infrared phosphor and the light intensity of the emission wavelength of the second infrared phosphor measured by the optical sensor.
  • the display device of aspect 33 which controls light position.
  • the display includes a fluorescent layer containing two or more of a plurality of types of infrared phosphors having emission wavelengths different from each other in the infrared region, According to aspect 33 or 34, wherein the control unit controls the condensing position of the excitation light further based on the light intensity of each of the emission wavelengths of the plurality of types of infrared phosphors measured by the optical sensor Display device as described.
  • a display body in which a plurality of phosphor layers containing a phosphor are laminated from a first surface toward a second surface; a first electrode provided on the first surface; a second electrode provided on the second surface; a power supply that applies a voltage between the first electrode and the second electrode; and an irradiating unit that irradiates excitation light that enters the display body and excites the phosphor by changing a condensing position of the excitation light in the display body.
  • the power source changes the amount of current flowing between the first electrode and the second electrode according to the condensing position of the excitation light.
  • the power supply is configured to pass a current between the first electrode and the second electrode that is less than a threshold current density of amplified spontaneous emission light that allows the phosphor to generate amplified spontaneous emission light, 39.
  • the second electrode has a central electrode provided in the central portion of the second surface and a peripheral electrode provided in the peripheral portion of the second surface,
  • the power source includes a first power source for causing a current of a first current density to flow between the first electrode and the central electrode, and a second current density greater than the first current density between the first electrode and the peripheral electrode.
  • a display method comprising: irradiating excitation light that enters the display body to excite the phosphor while changing a condensing position of the excitation light in the display body.
  • stereoscopic display technology can be provided.
  • Irradiation section 61... First light source, 62... Second light source, 63... Third light source, 64... First collimator lens, 65... Second Collimating lens 66...Third collimating lens 67...First half mirror 68...Second half mirror 69...Third mirror.

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Abstract

表示装置(10)は、蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面(13)から第2面(14)に向けて積層させた表示体(12)と、表示体(12)に入射して蛍光体を励起する励起光(20)を面内方向の位置を変化させて照射する照射部(16)と、を備える。表示装置(10)は、表示体(12)の内部に立体像(S)を描画する。

Description

表示装置
 本発明は、表示装置に関する。
 立体画像の表示装置として、量子ドットブロックを三次元的に組み合わせ、紫外光を照射する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。立体画像の表示装置として、二次の非線形光学効果を有する物質に、赤外の超短パルスレーザを照射することにより、可視光である第二高調波を局所発生させる方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2015-165611号公報 特開2003-287711号公報
 上述の先行技術では、量子ドットブロックに照射する紫外光の照射位置の制御について触れていない。意図した立体画像を精度良く表示するためには、照射位置を適切に制御することが好ましい。上述の先行技術では、パルス幅が数十ピコ秒から数フェムト秒のレーザ光源を用いる必要がある。このような超短パルスレーザ光源は非常に高価であるため、立体表示装置を普及させる上で障害となりうる。
 本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、立体表示技術を提供することを目的とする。
 本発明のある態様の表示装置は、蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面から第2面に向けて積層させた表示体と、表示体に入射して蛍光体を励起する励起光を面内方向の位置を変化させて照射する照射部と、を備える。
 なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
 本発明によれば、立体表示技術を提供できる。
第1実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 蛍光体の励起光強度と発光強度の関係を模式的に示すグラフである。 蛍光層の厚さと励起光のレイリー長の関係を模式的に示す図である。 第2実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第3実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第1集光位置、第2集光位置および第3集光位置の配置を模式的に示す図である。 第4実施形態に係る表示体の構成を模式的に示す図である。 蛍光層および分離層の厚さと励起光のレイリー長の関係を模式的に示す図である。 第5実施形態における第1集光位置、第2集光位置および第3集光位置の配置を模式的に示す図である。 第6実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第7実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第7実施形態に係る表示体および第2照射部の構成を模式的に示す図である。 第8実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第9実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第2励起光の光強度分布の一例を模式的に示すグラフである。 第10実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第11実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第12実施形態に係る表示体の構成を模式的に示す図である。 第12実施形態に係る光センサの構成を模式的に示す図である。 第13実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。 第14実施形態に係る表示装置の構成を模式的に示す図である。
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。かかる実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、図面において、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。説明の理解を助けるため、各図面における各構成要素の寸法比は、必ずしも実際の寸法比と一致しない。
(第1実施形態)
 図1は、第1実施形態に係る表示装置10の構成を模式的に示す図である。表示装置10は、表示体12と、照射部16と、制御部18とを備える。表示装置10は、いわゆるボリュームディスプレイであり、表示体12の内部に立体像Sを描画するよう構成される。
 表示体12は、第1面13および第2面14を有し、第1面13から第2面14に向けてz方向に積層される複数の積層体30を含む。複数の積層体30のそれぞれは、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33を有する。表示体12は、第1蛍光層31、第2蛍光層32、第3蛍光層33、第1蛍光層31、第2蛍光層32、第3蛍光層33、・・・のように、複数の蛍光層が順に積層された構造を有する。例えば、複数の第2蛍光層32は、複数の第1蛍光層31と交互に配置され、複数の第3蛍光層33は、複数の第1蛍光層31および複数の第2蛍光層32と交互に配置される。
 第1蛍光層31は、可視域の発光波長を有する第1蛍光体を含有する蛍光層であり、例えば、発光色が赤色(R)である第1蛍光体を含む。第2蛍光層32は、第1蛍光体とは異なる可視域の発光波長を有する第2蛍光体を含有する蛍光層であり、例えば、発光色が緑色(G)である第2蛍光体を含む。第3蛍光層33は、第1蛍光体および第2蛍光体とは異なる可視域の発光波長を有する第3蛍光体を含有する蛍光層であり、例えば、発光色が青色(B)である第3蛍光体を含む。
 第1蛍光体、第2蛍光体および第3蛍光体の材料は特に問わないが、例えば、量子ドット蛍光体を用いることができる。量子ドット蛍光体を用いることで、第1蛍光体、第2蛍光体および第3蛍光体の励起波長を共通化し、第1蛍光体、第2蛍光体および第3蛍光体のそれぞれの発光波長(つまり発光色)を異ならせることができる。蛍光体の一例として、ハロゲン化セシウム鉛ペロブスカイト(CsPbX、Xはハロゲンであり、Cl,Br,Iのいずれか、または、これらの混合)のナノ結晶粒子を用いることができ、励起波長を300nm~400nmの紫外光とし、RGBの発光波長を得ることができる。
 第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33の母材は、可視光に対して透明な材料で構成され、樹脂材料やガラス材料で構成される。透明な母材に蛍光体を混ぜることで、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれを形成することができ、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33を順に積層することで、表示体12を形成できる。
 表示体12は、全体が中実な柱形状となるように構成され、円柱形状、多角柱形状または直方体形状となるように構成される。表示体12は、表示体12の内部を外から透視できるように表示体12の表面が鏡面仕上げとなるように構成される。表示体12は、複数の蛍光層31,32,33の界面が視認不可または視認困難となるように、複数の蛍光層31,32,33が一体となるように形成される。
 表示体12の大きさは特に限られないが、例えば、積層方向(z方向)のサイズを100mm~1000mm程度とし、積層方向に直交する方向(x方向およびy方向)のサイズを100mm~1000mm程度とすることができる。複数の蛍光層31,32,33のそれぞれの厚さは、例えば、10μm~10mm程度とすることができる。一例として、表示体12のx,y,z方向のサイズを200mmとし、複数の蛍光層31,32,33のそれぞれの厚さを200μmとすることができる。
 照射部16は、蛍光体を励起する励起光20を表示体12に照射する。励起光20は、表示体12の第1面13に入射し、表示体12の内部において励起光20の集光位置24が経時的に変化するように表示体12に照射される。照射部16は、光源40と、集光レンズ42と、レンズ駆動機構44と、ミラー46と、ミラー駆動機構48とを含む。
 光源40は、第1蛍光体、第2蛍光体および第3蛍光体を励起するための励起光20を生成する。光源40は、励起光20として、中心波長が300nm~400nmの範囲に含まれる紫外光を生成する。光源40の種類は問わないが、例えば、窒化ガリウム(GaN)系の半導体レーザまたは半導体LED(Light Emitting Diode)を光源40として用いることができる。
 集光レンズ42は、光源40により生成された励起光20を表示体12の内部に向けて集光させる。レンズ駆動機構44は、集光レンズ42の位置を光軸方向Aに変化させるよう構成される。レンズ駆動機構44は、集光レンズ42の位置を変化させることにより、励起光20の集光位置24を変化させる。レンズ駆動機構44は、励起光20の照射方向における集光位置24を可変にし、第1面13に交差する方向の集光位置24を可変にする。なお、集光レンズ42とレンズ駆動機構44の代わりに、焦点可変レンズを用いて、第1面13に交差する方向の集光位置24を可変にしてもよい。
 ミラー46は、集光レンズ42を通過した励起光20を表示体12に向けて反射させる。ミラー46は、励起光20が第1面13に入射するように励起光20を反射させる。ミラー駆動機構48は、ミラー46の向きを変化させるよう構成される。ミラー駆動機構48は、ミラー46の向きを2軸で可変とするよう構成され、ミラー46にて反射された励起光20の集光位置24を第1面13に沿った方向(x方向およびy方向)に変化させる。図示する例では、1枚のミラー46を用いているが、x方向に走査するための第1ミラーと、y方向に走査するための第2ミラーとを組み合わせてもよい。
 励起光20の集光位置24における光強度は、表示体12に含まれる蛍光体の自然放射増幅光(ASE;Amplified Spontaneous Emission)の閾値以上となるように設定され、例えば、自然放射増幅光の閾値(ASE閾値)の1.3倍以上1.5倍以下に設定される。自然放射増幅光(ASE)は、スーパールミネッセンスとも呼ばれ、励起光により蛍光体において反転分布が生成され、蛍光体の発光強度が増幅する現象のことをいう。自然放射増幅光の閾値(ASE閾値)は、ASEを生じさせるための励起光の最低光強度に相当する。
 図2は、蛍光体の励起光強度と発光強度の関係を模式的に示すグラフであり、蛍光体がハロゲン化セシウム鉛ペロブスカイトのナノ結晶である場合の一例を示す。蛍光体に照射される励起光の光強度がASE閾値(図2では0.45mJ/cm)以上になると、励起光強度に対する発光強度の割合(傾き)が増加する。集光位置24における励起光強度をASE閾値以上とすることで、集光位置24における蛍光体の発光強度をより高めることができる。一方、集光位置24とは異なる箇所の励起光強度をASE閾値未満とすることで、集光位置24とは異なる箇所の蛍光体の発光強度を下げることができ、集光位置24とのコントラスト比を高めることができる。
 図3は、蛍光層の厚さと励起光20のレイリー長Zrの関係を模式的に示す図である。図3は、第1蛍光層31に励起光20の集光位置24が一致する状態を示している。励起光20は、集光位置24において最小のビーム半径wを有し、集光位置24から離れるにつれてビーム半径が拡がるように構成される。レイリー長Zrは、集光位置24から励起光20のビーム半径が√2倍に拡がる位置28までの距離であり、Zr=πw /λと表すことができる。ここで、λは励起光20の波長である。最小のビーム半径wは、照射部16の光学系に依存し、例えば、1μm~30μm程度である。このとき、レイリー長Zrは、10μm~10mm程度である。
 レイリー長Zrの位置28では、ビーム半径が√2×wになるため、ビーム強度が集光位置24の半分となる。集光位置24におけるビーム強度がASE閾値の1.3倍~1.5倍である場合、レイリー長Zrの位置28におけるビーム強度はASE閾値の0.65倍~0.75倍となり、ASEが生じなくなる。ここで、第1蛍光層31の厚さt1を励起光20のレイリー長Zrの2倍以上とすれば、第1蛍光層31の隣の蛍光層(第2蛍光層32および第3蛍光層33)におけるASEの発生を防ぐことができ、色にじみや描画コントラストの低下を抑制できる。
 図3では、第1蛍光層31に励起光20の集光位置24が一致する場合を示しているが、励起光20の集光位置24が第2蛍光層32や第3蛍光層33に一致する場合も同様である。第2蛍光層32の厚さt2は、第2蛍光層32に励起光20の集光位置24が一致するときの励起光20のレイリー長Zrの2倍以上である。第3蛍光層33の厚さt3は、第3蛍光層33に励起光20の集光位置24が一致するときの励起光20のレイリー長Zrの2倍以上である。第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3の上限は特に問わないが、例えば、励起光20のレイリー長Zrの5倍以下、4倍以下または3倍以下である。
 第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3は、表示体12内のz方向の位置に応じて異なってもよく、例えば、第1面13からの距離に応じて異なってもよい。図1に示すように1枚の集光レンズ42の光軸方向Aの位置によって励起光20の集光位置24を変化させる場合、集光レンズ42の位置に応じて集光位置24におけるビーム径wが変化する。具体的には、集光位置24が第1面13から離れるにつれて(つまり、集光位置24が第2面14に近づくにつれて)、集光位置24におけるビーム径wが大きくなる。レイリー長Zrは、ビーム径wの2乗に比例するため、集光位置24が第1面13から離れるにつれて、レイリー長Zrが大きくなる。このような集光位置24のz方向の位置に応じたレイリー長Zrの変化に合わせて、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3を異ならせてもよい。つまり、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3は、第1面13から離れるにつれて大きくなるように構成されてもよい。
 図1に戻り、制御部18は、照射部16の動作を制御する。制御部18は、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子や機械装置で実現でき、ソフトウェア的にはコンピュータプログラム等によって実現される。制御部18により提供される各種機能は、ハードウェアおよびソフトウェアの連携によって実現されうる。
 制御部18は、レンズ駆動機構44およびミラー駆動機構48の動作を制御することにより、励起光20の集光位置24を三次元(x方向、y方向およびz方向)で制御する。制御部18は、例えば、レンズ駆動機構44およびミラー駆動機構48を周期的に動作させることにより、表示体12の内部において励起光20の集光位置24が三次元走査されるようにする。
 制御部18は、例えば、励起光20の集光位置24に応じて光源40のオンオフを制御する。制御部18は、励起光20の集光位置24が表示体12の内部において描画すべき箇所となる場合に光源をオンにする。制御部18は、励起光20の集光位置24が表示体12の内部において描画すべきではない箇所となる場合に光源をオフにする。
 制御部18は、例えば、三次元画像データから生成される立体輪郭画像データに基づいて、光源40のオンオフおよび光源40の発光強度を制御する。立体輪郭画像データは、表示体12に描画すべき立体像Sの輪郭の三次元位置および表示色が指定されたデータである。制御部18は、隣接する第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれに照射する励起光20の光強度を制御することにより表示色を制御する。具体的には、第1蛍光層31における赤色の発光量と、第2蛍光層32における緑色の発光量と、第3蛍光層33における青色の発光量とを制御することにより、発光位置にて赤色、緑色および青色が混ざり合うことによる発光色をフルカラーで制御する。
 表示装置10は、画像センサ50をさらに備えてもよい。画像センサ50は、CCDセンサやCMOSセンサなどの二次元の光検出器であり、励起光20のスポットサイズを計測するために設けられる。画像センサ50は、表示体12に隣接して第1面13に対応する位置に配置される。画像センサ50は、励起光20が入射可能な位置であれば、図示する場所とは異なる位置に設けられてもよい。
 制御部18は、画像センサ50に励起光20が入射するようにレンズ駆動機構44およびミラー駆動機構48を動作させる。制御部18は、集光レンズ42の位置を変化させながら、画像センサ50にて励起光20のサイズを計測することにより、励起光20のスポットサイズが最小となる集光レンズ42の位置を特定する。特定された集光レンズ42の位置は、励起光20の集光位置24を第1面13に一致させるためのz方向の位置決めの基準として用いることができる。制御部18は、画像センサ50の計測結果に基づいて、励起光20の集光位置24を較正することができる。
 表示装置10は、光センサ52をさらに備えてもよい。光センサ52は、波長別の光強度を計測可能となるよう構成される。光センサ52は、例えば、第1蛍光体の第1発光色(例えば赤色)の光強度と、第2蛍光体の第2発光色(例えば緑色)の光強度と、第3蛍光体の第3発光色(例えば青色)の光強度とをそれぞれ計測可能となるよう構成される。光センサ52は、例えば、赤色光を選択的に透過させる第1フィルタを有する第1センサ54と、緑色光を選択的に透過させる第2フィルタを有する第2センサ56と、青色光を選択的に透過させる第3フィルタを有する第3センサ58とを含む。光センサ52は、例えば、表示体12の第2面14に配置される。光センサ52は、表示体12にて生じる発光を検出可能な位置であれば、図示する場所とは異なる位置に設けられてもよい。
 制御部18は、レンズ駆動機構44を動作させて集光レンズ42の位置を変化させながら、光センサ52にて計測される第1発光色、第2発光色および第3発光色のそれぞれの光強度を取得する。励起光20の集光位置24を変化させることにより、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のいずれに励起光20が強く集光されるかが変化し、第1発光色、第2発光色および第3発光色のそれぞれの光強度が変化する。例えば、光センサ52にて計測される第1発光色の光強度が最大(または極大)となる集光レンズ42の位置は、励起光20の集光位置24を第1蛍光層31に一致させるためのz方向の位置決めの基準として用いることができる。
 制御部18は、光センサ52の計測結果に基づいて、励起光20の集光位置24を較正できる。制御部18は、光センサ52の計測結果に基づいて、立体像Sの描画開始前に集光位置24を較正してもよい。制御部18は、光センサ52の計測結果に基づいて、立体像Sの描画途中や、動画となる立体像Sの各フレームを描画する間のタイミングに集光位置24を較正してもよい。光センサ52の計測結果に基づいて、励起光20の集光位置24を較正することにより、立体像Sを描画する位置精度を高めることができ、立体像Sの表示精度を向上できる。
 つづいて、表示装置10の動作について説明する。制御部18は、立体輪郭画像データを取得し、立体輪郭画像データに基づいて照射部16を動作させる。制御部18は、レンズ駆動機構44およびミラー駆動機構48の動作を制御して、表示体12の内部において励起光20の集光位置24を三次元走査する。制御部18は、励起光20の集光位置24に応じて、光源40の出力強度を制御し、立体輪郭画像データにより描画位置ごとに指定された表示色が実現されるようにする。これにより、立体輪郭画像データに対応する立体像Sを表示体12の内部に描画できる。
 制御部18は、動画データの各フレームに対応する立体輪郭画像データを取得し、フレームごとに異なる立体像Sが描画されるようにしてもよい。これにより、動画となる立体像Sが表示されるようにしてもよい。
 制御部18は、画像センサ50の計測結果に基づいて、励起光20の集光位置24を較正してもよい。制御部18は、画像センサ50の計測結果に基づいて、立体像Sの描画開始前に集光位置24を較正してもよい。制御部18は、画像センサ50の計測結果に基づいて、立体像Sの描画途中や、動画となる立体像Sの各フレームを描画する間のタイミングに集光位置24を較正してもよい。
 本実施形態によれば、複数の積層体30のそれぞれに含まれる第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3をレイリー長Zrの2倍以上とすることにより、集光位置24とは異なる箇所での発光を抑制できる。これにより、隣接する異なる発光色の蛍光層での発光を抑制でき、色にじみやコントラスト低下を抑制できる。また、集光位置24における光強度を蛍光体のASE閾値の1.3倍以上1.5倍以下とすることにより、集光位置24にてASEによる強い発光を得るとともに、隣接する異なる発光色の蛍光層にてASEが生じないようにすることができ、色にじみやコントラスト低下を抑制できる。その結果、立体像Sの表示精度を向上できる。
(第2実施形態)
 図4は、第2実施形態に係る表示装置10Aの構成を模式的に示す図である。第2実施形態では、照射部16Aがコリメートレンズ41をさらに含む点で、上述の第1実施形態と相違する。以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Aは、表示体12と、照射部16Aと、制御部18とを備える。表示装置10Bは、画像センサ50および光センサ52を備えてもよいし、備えなくてもよい。表示体12および制御部18は、第1実施形態と同様に構成される。
 照射部16Aは、光源40と、コリメートレンズ41と、集光レンズ42と、レンズ駆動機構44と、ミラー46と、ミラー駆動機構48とを含む。光源40、集光レンズ42、レンズ駆動機構44、ミラー46およびミラー駆動機構48は、第1実施形態と同様に構成される。
 コリメートレンズ41は、光源40により生成された励起光20を平行化する。集光レンズ42は、コリメートレンズ41により平行化された励起光20を表示体12の内部に向けて集光させる。レンズ駆動機構44は、集光レンズ42の位置を変化させることにより、励起光20の集光位置24を変化させる。
 本実施形態によれば、コリメートレンズ41を用いることにより、励起光20の集光位置24の変化に起因した集光位置24におけるビーム径wおよびレイリー長Zrの変化を抑制できる。本実施形態の一例によれば、コリメートレンズ41を用いて励起光20を平行化することにより、集光位置24におけるビーム径wおよびレイリー長Zrを一定にしたまま集光位置24を変化させることができる。その結果、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3を一定にしつつ、これらの厚さt1,t2,t3がレイリー長Zrの2倍以上となるように構成できる。
(第3実施形態)
 図5は、第3実施形態に係る表示装置10Bの構成を模式的に示す図である。第3実施形態では、照射部16Bが複数の光源61,62,63を備える点で、上述の第2実施形態と相違する。以下、第3実施形態について、第2実施形態との相違点を中心に説明し、第2実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Bは、表示体12と、照射部16Bと、制御部18とを備える。表示装置10Bは、画像センサ50および光センサ52を備えてもよいし、備えなくてもよい。表示体12、制御部18、画像センサ50および光センサ52は、第2実施形態と同様に構成される。
 照射部16Bは、第1光源61と、第2光源62と、第3光源63と、第1コリメートレンズ64と、第2コリメートレンズ65と、第3コリメートレンズ66と、第1ハーフミラー67と、第2ハーフミラー68と、第3ミラー69と、集光レンズ42と、レンズ駆動機構44と、ミラー46と、ミラー駆動機構48とを含む。集光レンズ42、レンズ駆動機構44、ミラー46およびミラー駆動機構48は、第2実施形態と同様に構成される。
 第1光源61は、第1蛍光層31に含まれる第1蛍光体を励起するための第1励起光21を生成する。第2光源62は、第2蛍光層32に含まれる第2蛍光体を励起するための第2励起光22を生成する。第3光源63は、第3蛍光層33に含まれる第3蛍光体を励起するための第3励起光23を生成する。第1励起光21、第2励起光22および第3励起光23は、中心波長が300nm~400nmの範囲に含まれる紫外光である。第1励起光21、第2励起光22および第3励起光23のそれぞれの中心波長は、同じであってもよいし、互いに異なってもよい。例えば、第1励起光21の中心波長が400nmであり、第2励起光22の中心波長が350nmであり、第3励起光23の中心波長が300nmであってもよい。第1光源61、第2光源62および第3光源63として、第1実施形態に係る光源40と同様、半導体レーザや半導体LEDを用いることができる。
 第1コリメートレンズ64は、第1光源61により生成された第1励起光21を平行化する。第2コリメートレンズ65は、第2光源62により生成された第2励起光22を平行化する。第3コリメートレンズ66は、第3光源63により生成された第3励起光23を平行化する。第1ハーフミラー67は、第1コリメートレンズ64により平行化された第1励起光21を集光レンズ42に向けて反射させる。第2ハーフミラー68は、第2コリメートレンズ65により平行化された第2励起光22を集光レンズ42に向けて反射させる。第2ハーフミラー68にて反射した第2励起光22は、第1ハーフミラー67を透過して集光レンズ42に向かう。第3ミラー69は、第3コリメートレンズ66により平行化された第3励起光23を集光レンズ42に向けて反射させる。第3ミラー69にて反射した第3励起光23は、第2ハーフミラー68および第1ハーフミラー67を透過して集光レンズ42に向かう。第1励起光21、第2励起光22および第3励起光23は、第1ハーフミラー67および第2ハーフミラー68によって同じ光路上に重畳されてから集光レンズ42に入射する。
 集光レンズ42は、第1励起光21、第2励起光22および第3励起光23が互いに重畳された励起光20を表示体12の内部に向けて集光させる。ミラー46は、集光レンズ42を通過した励起光20を表示体12に向けて反射させる。第1励起光21は、集光レンズ42によって第1集光位置25に集光される。第2励起光22は、集光レンズ42によって第2集光位置26に集光される。第3励起光23は、集光レンズ42によって第3集光位置27に集光される。
 第1集光位置25、第2集光位置26および第3集光位置27は、励起光20の照射方向(z方向)における位置がわずかに異なるように設定される。例えば、第1コリメートレンズ64、第2コリメートレンズ65および第3コリメートレンズ66による第1励起光21、第2励起光22および第3励起光23の平行化の度合いを微調整することにより、第1集光位置25、第2集光位置26および第3集光位置27を互いにずらすことができる。
 図6は、第1集光位置25、第2集光位置26および第3集光位置27の配置を模式的に示す図である。図6は、第1励起光21の第1集光位置25が第1蛍光層31に一致する場合を示す。図6の状態において、第2励起光22の第2集光位置26は、第2蛍光層32に一致し、第3励起光23の第3集光位置27は、第3蛍光層33に一致する。第1集光位置25、第2集光位置26および第3集光位置27の配置を図6に示されるように設定することで、一つの積層体30に含まれる第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33を同時に励起できる。また、第1励起光21、第2励起光22および第3励起光23のそれぞれの光強度を個別に設定することにより、第1蛍光層31における赤色の発光量と、第2蛍光層32における緑色の発光量と、第3蛍光層33における青色の発光量とを制御して、発光位置にて赤色、緑色および青色が混ざり合うことによる発光色をフルカラーで制御できる。
 図6の例において、第1集光位置25と第2集光位置26の間の距離は、第1蛍光層31と第2蛍光層32の中心間距離である第1ピッチp1に一致する。第1ピッチp1は、第1蛍光層31の厚さt1と第2蛍光層32の厚さt2の合計の半分(t1+t2)/2に一致する。また、第2集光位置26と第3集光位置27の間の距離は、第2蛍光層32と第3蛍光層33の中心間距離である第2ピッチp2に一致する。第2ピッチp2は、第2蛍光層32の厚さt2と第3蛍光層33の厚さt3の合計の半分(t2+t3)/2に一致する。第1ピッチp1は、第1蛍光層31の厚さt1または第2蛍光層32の厚さt2と一致してもよい。第2ピッチp2は、第2蛍光層32の厚さt2または第3蛍光層33の厚さt3と一致してもよい。
 本実施形態においても、蛍光層の厚さは、集光位置におけるレイリー長の2倍以上であることが好ましい。第1蛍光層31の厚さt1は、第1励起光21の第1集光位置25における第1レイリー長Zr1の2倍以上であり、第1レイリー長Zr1の5倍以下、4倍以下または3倍以下である。第1レイリー長Zr1は、第1励起光21のビーム径が第1集光位置25における最小ビーム径w01の√2倍となる位置である。第2蛍光層32の厚さt2は、第2励起光22の第2集光位置26における第2レイリー長Zr2の2倍以上であり、第2レイリー長Zr2の5倍以下、4倍以下または3倍以下である。第2レイリー長Zr2は、第2励起光22のビーム径が第2集光位置26における最小ビーム径w02の√2倍となる位置である。第3蛍光層33の厚さt3は、第3励起光23の第3集光位置27における第3レイリー長Zr3の2倍以上であり、第3レイリー長Zr3の5倍以下、4倍以下または3倍以下である。第3レイリー長Zr3は、第3励起光23のビーム径が第3集光位置27における最小ビーム径w03の√2倍となる位置である。
 本実施形態においても、励起光の集光位置における光強度は、蛍光体のASE閾値の1.3倍以上1.5倍以下であることが好ましい。第1励起光21の第1集光位置25における光強度は、第1蛍光層31に含まれる第1蛍光体のASE閾値の1.3倍以上1.5倍以下である。第1励起光21の光強度をこのように設定することにより、第1励起光21に起因して第1蛍光層31にてASEを生じさせるとともに、第1励起光21に起因して第2蛍光層32や第3蛍光層33にてASEが生じることを防止できる。同様に、第2励起光22の第2集光位置26における光強度は、第2蛍光層32に含まれる第2蛍光体のASE閾値の1.3倍以上1.5倍以下である。第2励起光22の光強度をこのように設定することにより、第2励起光22に起因して第2蛍光層32にてASEを生じさせるとともに、第2励起光22に起因して第1蛍光層31や第3蛍光層33にてASEが生じることを防止できる。また、第3励起光23の第3集光位置27における光強度は、第3蛍光層33に含まれる第3蛍光体のASE閾値の1.3倍以上1.5倍以下である。第3励起光23の光強度をこのように設定することにより、第3励起光23に起因して第3蛍光層33にてASEを生じさせるとともに、第3励起光23に起因して第1蛍光層31や第2蛍光層32にてASEが生じることを防止できる。その結果、色にじみや描画コントラストの低下を抑制でき、立体像Sの表示精度を向上できる。
(第4実施形態)
 第4実施形態は、発光色の異なる二つの蛍光層の間に、蛍光体を含有しない分離層が設けられる点で上述の第1実施形態と相違する。第4実施形態によれば、分離層を設けることにより、色にじみや描画コントラストの低下をより好適に抑制できる。第4実施形態によれば、分離層を設けることにより、発光色の異なる二つの蛍光層のピッチをより小さくできるため、より高精細な立体像Sの描画が可能となる。以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態との共通点は適宜省略する。
 図7は、第4実施形態に係る表示体12Cの構成を模式的に示す図である。表示体12Cは、z方向に積層される複数の積層体30を含む。複数の積層体30のそれぞれは、第1蛍光層31、第1分離層34、第2蛍光層32、第2分離層35、第3蛍光層33および第3分離層36を含み、これらがz方向に順に積層されている。第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33は、第1実施形態と同様に構成される。
 第1分離層34、第2分離層35および第3分離層36は、蛍光体を含有しない層であり、可視光に対して透明な樹脂材料やガラス材料で構成される。第1分離層34、第2分離層35および第3分離層36は、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33の母材と同じ材料で構成されることが好ましい。第1分離層34、第2分離層35および第3分離層36は、第1蛍光層31、第2蛍光層32または第3蛍光層33との界面が視認不可または視認困難となるように一体的に形成される。
 図8は、蛍光層および分離層の厚さと励起光20のレイリー長Zrの関係を模式的に示す図である。図8は、図3と同様、第1蛍光層31に励起光20の集光位置24が一致する状態を示している。図8において、集光位置24からレイリー長Zrとなる位置28よりも第2蛍光層32が離れていれば、第2蛍光層32におけるASEの発生を防ぐことができる。したがって、第1蛍光層31の厚さt1の半分と第1分離層34の厚さt4の合計は、好ましくはレイリー長Zr以上である(つまり、t1/2+t4≧Zr)。同様に、第2蛍光層32の厚さt2の半分と第2分離層35の厚さt5の合計は、好ましくはレイリー長Zr以上であり(つまり、t2/2+t5≧Zr)、第3蛍光層33の厚さt3の半分と第3分離層36の厚さt6の合計は、好ましくはレイリー長Zr以上である(つまり、t3/2+t6≧Zr)。
 本実施形態では、第1分離層34を設けることにより、第1蛍光層31と第2蛍光層32の中心間距離である第1ピッチp1を第1実施形態に比べて小さくできる。図3の第1実施形態では、第1蛍光層31および第2蛍光層32の厚さt1,t2をレイリー長Zrの2倍以上とする必要があったため、第1蛍光層31と第2蛍光層32の第1ピッチp1もレイリー長Zrの2倍以上となる。一方、図8の第4実施形態では、第1蛍光層31と第2蛍光層32の第1ピッチp1をレイリー長Zrの1倍より大きく2倍より小さく設定することが可能となる。例えば、第1蛍光層31および第2蛍光層32の厚さt1,t2をレイリー長Zrとし(t1=t2=Zr)、第1分離層34の厚さt4をレイリー長Zrの半分とした(t4=Zr/2)場合、第2蛍光層32におけるASEの発生を防ぐための条件(t1/2+t4≧Zr)を満たしつつ、第1蛍光層31と第2蛍光層32の第1ピッチp1をレイリー長の1.5倍に設定できる。同様に、第2分離層35を設けることにより、第2蛍光層32と第3蛍光層33の中心間距離である第2ピッチp2をレイリー長Zrの1倍より大きく2倍より小さく設定することが可能となる。また、第3分離層36を設けることにより、第3蛍光層33と第1蛍光層31の中心間距離である第3ピッチp3をレイリー長Zrの1倍より大きく2倍より小さく設定することが可能となる。
 本実施形態において、第1ピッチp1は、第1蛍光層31(または第2蛍光層32)の厚さの半分とレイリー長Zrの合計と同じか、それより大きくてもよい(つまり、p1≧t1/2+Zr、または、p1≧t2/2+Zr)。同様に、第2ピッチp2は、第2蛍光層32(または第3蛍光層33)の厚さの半分とレイリー長Zrの合計と同じか、それより大きくてもよい(つまり、p2≧t2/2+Zr、または、p2≧t3/2+Zr)。また、第3ピッチp3は、第3蛍光層33(または第1蛍光層31)の厚さの半分とレイリー長Zrの合計と同じか、それより大きくてもよい(つまり、p3≧t3/2+Zr、または、p3≧t1/2+Zr)。
 第4実施形態において、集光位置24のz方向の位置に応じたレイリー長Zrの変化に合わせて、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3を異ならせてもよい。つまり、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3は、第1面13から離れるにつれて大きくなるように構成されてもよい。同様に、複数の第1分離層34、複数の第2分離層35および複数の第3分離層36のそれぞれの厚さt4,t5,t6は、第1面13から離れるにつれて大きくなるように構成されてもよい。
 第4実施形態の変形例として、第2実施形態に係る照射部16Aを用いてもよい。この場合、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3を一定にしてもよく、複数の第1分離層34、複数の第2分離層35および複数の第3分離層36のそれぞれの厚さt4,t5,t6を一定にしてもよい。
(第5実施形態)
 第5実施形態に係る表示装置は、第4実施形態に係る表示体12Cと、第3実施形態に係る照射部16Bと、制御部18とを備える。以下、第5実施形態について、第3実施形態および第4実施形態との相違点を中心に説明し、第3実施形態および第4実施形態との共通点は適宜省略する。
 図9は、第5実施形態における第1集光位置25、第2集光位置26および第3集光位置27の配置を模式的に示す図である。第5実施形態に係る表示体12Cは、第4実施形態と同様、積層体30が第1蛍光層31、第2蛍光層32、第3蛍光層33、第1分離層34、第2分離層35および第3分離層36を含むように構成される。図9は、第1励起光21の第1集光位置25が第1蛍光層31に一致する場合を示す。図9の状態において、第2励起光22の第2集光位置26は、第2蛍光層32に一致し、第3励起光23の第3集光位置27は、第3蛍光層33に一致する。
 図9の例において、第1集光位置25と第2集光位置26の間の距離は、第1蛍光層31と第2蛍光層32の中心間距離である第1ピッチp1に一致する。第1ピッチp1は、第1蛍光層31の厚さt1の半分と、第1分離層34の厚さt4と、第2蛍光層32の厚さt2の半分の合計(t1/2+t4+t2/2)に一致する。第1ピッチp1は、例えば、第1励起光21の第1レイリー長Zr1の1倍より大きく2倍より小さく、または、第2励起光22の第2レイリー長Zr2の1倍より大きく2倍より小さく設定できる。図9の例では、第1分離層34において、第1集光位置25における第1レイリー長Zr1の範囲と、第2集光位置26における第2レイリー長Zr2の範囲とを重ねることができるため、図6の場合に比べて、第1ピッチp1を小さくできる。その結果、発光色の異なる第1蛍光層31と第2蛍光層32をより近づけることができ、より高精細な立体像Sの描画が可能となる。第1ピッチp1は、第2蛍光層32(または第1蛍光層31)の厚さの半分と第1レイリー長Zr1(または第2レイリー長Zr2)の合計と同じか、それより大きくてもよい(つまり、p1≧t2/2+Zr1、または、p1≧t1/2+Zr1)。
 第2集光位置26と第3集光位置27の間の距離は、第2蛍光層32と第3蛍光層33の中心間距離である第2ピッチp2に一致する。第2ピッチp2は、第2蛍光層32の厚さt2の半分と、第2分離層35の厚さt5と、第3蛍光層33の厚さt3の半分の合計(t2/2+t5+t3/2)に一致する。第2ピッチp2は、例えば、第2励起光22の第2レイリー長Zr2の1倍より大きく2倍より小さく、または、第3励起光23の第3レイリー長Zr3の1倍より大きく2倍より小さく設定できる。第2ピッチp2は、第3蛍光層33(または第2蛍光層32)の厚さの半分と第2レイリー長Zr2(または第3レイリー長Zr3)の合計と同じか、それより大きくてもよい(つまり、p2≧t3/2+Zr2、または、p2≧t2/2+Zr3)。
 第3蛍光層33と第1蛍光層31の中心間距離である第3ピッチp3は、第3蛍光層33の厚さt3の半分と、第3分離層36の厚さt6と、第1蛍光層31の厚さt3の半分の合計(t3/2+t6+t1/2)に一致する。第3ピッチp3は、例えば、第3励起光23の第3レイリー長Zr3の1倍より大きく2倍より小さく、または、第1励起光21の第1レイリー長Zr1の1倍より大きく2倍より小さく設定できる。第3ピッチp2は、第1蛍光層31(または第3蛍光層33)の厚さの半分と第3レイリー長Zr3(または第1レイリー長Zr1)の合計と同じか、それより大きくてもよい(つまり、p3≧t1/2+Zr3、または、p3≧t3/2+Zr1)。
 なお、第1ピッチp1、第2ピッチp2および第3ピッチp3は、第1蛍光層31と第1分離層34の厚さの合計(t1+t4)と一致してもよいし、第2蛍光層32と第2分離層35の厚さの合計(t2+t5)と一致してもよいし、第3蛍光層33と第3分離層36の厚さの合計(t3+t6)と一致してもよい。
(第6実施形態)
 図10は、第6実施形態に係る表示装置10Dの構成を模式的に示す図である。第6実施形態では、表示体12の第1面13に向けて励起光20を照射する第1照射部16に加えて、表示体12の第2面14に向けて励起光80を照射する第2照射部17をさらに備える点で、上述の第1実施形態と相違する。以下、第6実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Dは、表示体12と、第1照射部16と、第2照射部17と、制御部18とを備える。第1照射部16は、表示体12の第1面13から中間面15の範囲において励起光20の集光位置24が可変となるように励起光20を照射する。第2照射部17は、表示体12の第2面14から中間面15の範囲において励起光80の集光位置84が可変となるように励起光80を照射する。中間面15は、第1面13と第2面14の間の任意の位置に設定され、例えば、第1面13と第2面14の中間に設定される。
 第2照射部17は、第1照射部16と同様に構成される。第2照射部17は、光源70と、集光レンズ72と、レンズ駆動機構74と、ミラー76と、ミラー駆動機構78とを含む。光源70は、光源40と同様に、第1蛍光体、第2蛍光体および第3蛍光体を励起するための励起光80を生成する。集光レンズ72は、光源70により生成された励起光80を表示体12の内部に向けて集光させる。レンズ駆動機構74は、集光レンズ72の位置を光軸方向Bに変化させ、励起光80の集光位置84を変化させる。ミラー76は、集光レンズ72を通過した励起光80が第2面14に入射するように励起光80を反射させる。ミラー駆動機構78は、ミラー76の向きを変化させ、ミラー76にて反射された励起光80の集光位置84を第2面14に沿った方向(x方向およびy方向)に変化させる。
 制御部18は、第1照射部16および第2照射部17の動作を制御する。制御部18は、立体輪郭画像データを取得し、立体輪郭画像データのうち第1面13から中間面15までの範囲を描画するデータに基づいて第1照射部16を動作させる。制御部18は、立体輪郭画像データのうち中間面15から第2面14までの範囲を描画するデータに基づいて第2照射部17を動作させる。本実施形態によれば、第1面13および第2面14のそれぞれに入射する励起光20,80を用いて立体像Sを描画できるため、励起光20のみを用いる場合に比べて描画を高速化できる。
 表示体12に含まれる第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3は、z方向の位置に応じて異なってもよい。複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3は、第1面13から中間面15に向けて大きくなるように構成されてもよい。複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3は、第2面14から中間面15に向けて大きくなるように構成されてもよい。
 第6実施形態の変形例では、第1照射部16および第2照射部17として、第2実施形態に係る照射部16Aを用いてもよい。この場合、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の第3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3を一定にしてもよい。また、第1照射部16および第2照射部17として、第3実施形態に係る照射部16Bを用いてもよい。その他、表示体12の代わりに、第4実施形態に係る表示体12Cを用いてもよい。
(第7実施形態)
 図11は、第7実施形態に係る表示装置10Eの構成を模式的に示す図である。第7実施形態では、第4実施形態および第5実施形態と同様の分離層を含む表示体12Cを備える。第7実施形態では、表示体12Cの第1面13に向けて第1励起光20を照射する第1照射部16に加えて、表示体12Cの側面86に向けて第2励起光88を照射する第2照射部90をさらに備える点で、上述の実施形態と相違する。以下、第7実施形態について、上述の実施形態との相違点を中心に説明し、上述の実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Eは、表示体12Cと、第1照射部16と、第2照射部90と、制御部18とを備える。表示装置10Eは、画像センサ50および光センサ52を備えてもよいし、備えなくてもよい。第1照射部16は、第1実施形態に係る照射部16と同様に構成される。制御部18、画像センサ50および光センサ52も、第1実施形態と同様に構成される。
 表示体12Cは、側面86を有する。側面86は、第1面13と第2面14の間に設けられ、表示体12Cの積層方向に延びる。表示体12Cが直方体である場合、表示体12Cは四つの矩形の側面86を有する。表示体12Cが円柱である場合、表示体12Cは円筒面となる側面86を有する。
 第2照射部90は、表示体12Cの側方に設けられ、表示体12Cの側面86に向けて第2励起光88を照射する。第2照射部90は、複数の積層体30のいずれかに含まれる一つの蛍光層に向けて第2励起光88を照射する。第2励起光88は、照射対象となる蛍光層に面内方向に入射し、照射対象となる蛍光層に含まれる蛍光体を励起する。第2照射部90は、照射対象となる蛍光層の面内方向の全体にわたって第2励起光88を照射する。
 第2照射部90は、第2励起光88の積層方向の位置を変化させることにより、照射対象となる蛍光層を切り替えるよう構成される。第2照射部90は、複数の積層体30のいずれかに含まれる一つの蛍光層に選択的に第2励起光88を照射する。第2照射部90は、第1励起光20の集光位置24に対応する一つの蛍光層に向けて第2励起光88を照射する。
 第1励起光20の集光位置24では、第1励起光20および第2励起光88の双方の照射によって蛍光体が発光する。第1励起光20の集光位置24において、第1励起光20および第2励起光88のそれぞれの光強度は、蛍光体の自然放射増幅光の閾値未満(つまりASE閾値未満)である。第1励起光20の集光位置24において、第1励起光20および第2励起光88の光強度の合計値は、蛍光体の自然放射増幅光の閾値以上(つまりASE閾値以上)である。これにより、集光位置24にてASEによる強い発光を得るとともに、隣接する異なる発光色の蛍光層にてASEが生じないようにすることができ、色にじみやコントラスト低下を抑制できる。その結果、立体像Sの表示精度を向上できる。
 図12は、第7実施形態に係る表示体12Cおよび第2照射部90の構成を模式的に示す図である。表示体12Cは、z方向に積層される複数の積層体30を含む。複数の積層体30のそれぞれは、第1蛍光層31、第1分離層34、第2蛍光層32、第2分離層35、第3蛍光層33および第3分離層36を含み、これらがz方向に順に積層されている。第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33は、第1実施形態と同様に構成される。
 第1分離層34、第2分離層35および第3分離層36は、蛍光体を含有しない層であり、可視光に対して透明な樹脂材料やガラス材料で構成される。第1分離層34、第2分離層35および第3分離層36(総称して分離層ともいう)の屈折率は、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33(総称して蛍光層ともいう)の屈折率よりも低い。分離層の屈折率は、蛍光層の屈折率よりもわずかに低い。分離層の屈折率と蛍光層の屈折率の差は、例えば0.01以上0.05以下であり、好ましくは0.02以上0.04以下である。
 第2照射部90は、複数の光源ユニット91,92,93を備える。第2照射部90は、複数の第1光源91と、複数の第2光源92と、複数の第3光源93とを備える。複数の第1光源91のそれぞれは、対応する第1蛍光層31に向けて第1蛍光層31の面内方向に第2励起光88を照射する。複数の第2光源92のそれぞれは、対応する第2蛍光層32に向けて第2蛍光層32の面内方向に第2励起光を照射する。複数の第3光源93のそれぞれは、対応する第3蛍光層33に向けて第3蛍光層33の面内方向に第2励起光を照射する。
 第1光源91は、第2励起光88を出力する発光素子94と、発光素子94から出力される第2励起光88をコリメートするコリメートレンズ95とを含む。発光素子94は、半導体レーザや半導体LEDである。コリメートレンズ95は、第1蛍光層31に入射する第2励起光88の配光角が所定値以下となるようにする。コリメートレンズ95によってコリメートされた第2励起光88の配光角は30度以下であり、好ましくは20度以下または10度以下である。第2光源92および第3光源93は、第1光源91と同様に構成される。
 第1光源91は、対応する第1蛍光層31に向けて第2励起光88を選択的に照射する。第1蛍光層31に入射する第2励起光88は、第1蛍光層31の界面にて反射しながら第1蛍光層31の内部を面内方向に進行する。第1蛍光層31の屈折率は、隣接する第1分離層34および第3分離層36の屈折率よりも高いため、第2励起光88は、第1蛍光層31の界面において全反射しうる。隣接する第1分離層34および第3分離層36と第1蛍光層31の屈折率差が0.01以上0.05以下である場合、第1蛍光層31の界面における臨界角は75度以上84度以下となる。したがって、第1蛍光層31にコリメートされた第2励起光88を入射させることにより、第1蛍光層31の外部に第2励起光88が漏れることを防止し、第1蛍光層31のみに選択的に第2励起光88を照射できる。
 第2光源92は、第1光源91と同様、対応する第2蛍光層32のみに選択的に第2励起光88を照射できる。また、第3光源93は、第1光源91と同様に、対応する第3蛍光層33のみに選択的に第2励起光88を照射できる。
 蛍光層と分離層の間に屈折率差がある場合、第1励起光20は、これらの層の界面にて反射されて損失となりうる。しかしながら、蛍光層と分離層の屈折率の差が0.01以上0.05以下である場合、蛍光層に入射する界面および蛍光層から出射する界面の双方を通過する第1励起光20の両面透過率は99.94%以上である。そのため、蛍光層と分離層の交互積層数が1000であっても全体で58%以上の透過率を実現できる。例えば、蛍光層と分離層の屈折率の差が0.025の場合、第1励起光20の両面透過率は99.98%以上であり、交互積層数が1,000である場合の透過率は87%以上となる。ここで、蛍光層と分離層の交互積層数が1,000となる場合とは、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33の層数の合計が1,000であり、第1分離層34、第2分離層35および第3分離層36の層数の合計が1,000である場合である。
 制御部18は、第1照射部16および第2照射部90の動作を制御する。制御部18は、立体輪郭画像データを取得し、立体輪郭画像データに基づいて第1照射部16および第2照射部90を動作させる。制御部18は、レンズ駆動機構44およびミラー駆動機構48の動作を制御して、表示体12Cの内部において第1励起光20の集光位置24を三次元走査する。制御部18は、第1励起光20の集光位置24に対応する蛍光層に第2励起光88が選択的に照射されるように第2照射部90を動作させる。制御部18は、第1励起光20の集光位置24に対応する蛍光層に第2励起光88を照射するための第1光源91,第2光源92または第3光源93を点灯させる。制御部18は、第1励起光20の集光位置24に応じて光源40の出力強度を制御し、立体輪郭画像データにより描画位置ごとに指定された表示色が実現されるようにする。制御部18は、第1励起光20の集光位置24に応じて発光素子94の出力強度を制御し、立体輪郭画像データにより描画位置ごとに指定された表示色が実現されるようにしてもよい。これにより、立体輪郭画像データに対応する立体像Sを表示体12の内部に描画できる。
 本実施形態によれば、第1励起光20と第2励起光88が重なる限定的な領域98においてASEを生じさせることができ、限定的な領域98の外側においてASEが生じることを防止できる。その結果、色にじみや描画コントラストの低下を抑制でき、立体像Sの表示精度を向上できる。例えば、第1蛍光層31の厚さt1が第1励起光20のレイリー長Zrよりも小さい場合であっても、隣接する第2蛍光層32や第3蛍光層33におけるASEの発生を好適に防止できる。本実施形態においても、第4実施形態や第5実施形態と同様、蛍光層と分離層の厚さの合計を第1励起光20のレイリー長Zrの1倍よりも大きく2倍より小さくしたとしても、第1励起光20の集光位置24とは異なる蛍光層におけるASEの発生を好適に防止できる。
 本実施形態において、蛍光層の厚さを第1励起光20の集光位置24におけるスポットサイズwと同程度にすることにより、ASEが生じる領域98を球形に近い形状にできる。より具体的には、蛍光層の厚さを第1励起光20の集光位置24におけるスポットサイズwの0.5倍以上2倍以下とすることにより、ASEが生じる領域98を球形に近い形状にできる。ASEが生じる領域98を球形に近い形状にすることにより、より高精細な立体像Sの描画が可能となる。
 第7実施形態の変形例として、複数の第2照射部90を用いてもよい。例えば、変形例に係る表示装置は、表示体12Cが有する複数の側面に第2励起光を照射する複数の第2照射部を備えてもよい。複数の第2照射部のそれぞれは、第1励起光20の集光位置24に対応する同一の蛍光層に向けて第2励起光を照射するように構成される。本変形例によれば、複数の側面から第2励起光を照射することにより、照射対象となる蛍光層の面内方向の全体にわたってより均一な第2励起光を照射できる。
 第7実施形態の変形例として、表示体12Cが有する複数の側面の少なくとも一つに第2励起光88を反射させる反射膜を設けてもよい。例えば、第2照射部90からの第2励起光88が入射する第1側面には反射膜を設けず、第1側面とは異なる第2側面に反射膜を設けてもよい。反射膜は、第2励起光88の波長を選択的に反射させ、蛍光層の発光波長を選択的に透過させるよう構成されてもよい。表示体12Cの側面に反射膜を設けることによって、照射対象となる蛍光層に第2励起光88をより効率的に照射できる。また、照射対象となる蛍光層の面内方向の全体にわたってより均一な第2励起光を照射できる。
 第7実施形態において、集光位置24のz方向の位置に応じたレイリー長Zrの変化に合わせて、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3を異ならせてもよい。つまり、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3は、第1面13から離れるにつれて大きくなるように構成されてもよい。同様に、複数の第1分離層34、複数の第2分離層35および複数の第3分離層36のそれぞれの厚さt4,t5,t6は、第1面13から離れるにつれて大きくなるように構成されてもよい。
 第7実施形態において、第2実施形態に係る照射部16Aを用いてもよい。この場合、複数の第1蛍光層31、複数の第2蛍光層32および複数の3蛍光層33のそれぞれの厚さt1,t2,t3を一定にしてもよく、複数の第1分離層34、複数の第2分離層35および複数の第3分離層36のそれぞれの厚さt4,t5,t6を一定にしてもよい。
 第7実施形態において、第3実施形態に係る照射部16Bを用いてもよい。この場合、第2照射部90は、第1集光位置25、第2集光位置26および第3集光位置27のそれぞれに対応する第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれに同時に励起光を照射してもよい。例えば、第1光源91から第1蛍光層31に向けて第1蛍光体を励起するための第4励起光を照射し、第2光源92から第2蛍光層32に向けて第2蛍光体を励起するための第5励起光を照射し、第3光源93から第3蛍光層33に向けて第3蛍光体を励起するための第6励起光を照射してもよい。第4励起光、第5励起光および第6励起光は、発光波長が互いに同じであってもよいし、発光波長が互いに異なってもよい。
(第8実施形態)
 図13は、第8実施形態に係る表示装置10Fの構成を模式的に示す図である。第8実施形態に係る照射部16Fは、集光レンズ42およびレンズ駆動機構44を備えず、コリメートレンズ41によってコリメートされた第1励起光20Fを表示体12Cに照射するよう構成される。以下、第8実施形態について、上述の第7実施形態との相違点を中心に説明し、上述の第7実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Fは、表示体12Cと、第1照射部16Fと、第2照射部90と、制御部18とを備える。表示装置10Fは、画像センサ50および光センサ52を備えてもよいし、備えなくてもよい。
表示体12C、第2照射部90および制御部18は、上述の第7実施形態と同様に構成される。
 第1照射部16Fは、光源40と、コリメートレンズ41と、ミラー46と、ミラー駆動機構48とを含む。第1照射部16Fは、集光レンズ42およびレンズ駆動機構44を含まない。ミラー46は、コリメートレンズ41によって平行化された第1励起光20Fを表示体12Cの第1面13に向けて反射させる。ミラー駆動機構48は、ミラー46の向きを変化させることにより、第1励起光20Fの面内方向(x方向およびy方向)の位置を変化させる。
 本実施形態において、第1励起光20Fおよび第2励起光88のそれぞれの光強度は、蛍光体の自然放射増幅光の閾値未満(つまりASE閾値未満)であり、第1励起光20および第2励起光88の光強度の合計値は、蛍光体の自然放射増幅光の閾値以上(つまりASE閾値以上)である。したがって、第1励起光20Fと第2励起光88が重なる交点100にてASEが生じ、交点100とは異なる箇所ではASEが生じない。
 制御部18は、第1照射部16Fおよび第2照射部90の動作を制御する。制御部18は、立体輪郭画像データを取得し、立体輪郭画像データに基づいて第1照射部16Fおよび第2照射部90を動作させる。制御部18は、ミラー駆動機構48の動作を制御して、表示体12Cの内部において第1励起光20Fの面内方向の位置を変化させる。制御部18は、第2照射部90の動作を制御し、第2励起光88の積層方向の位置を変化させる。これにより、制御部18は、立体像Sの輪郭を表示すべき三次元位置を制御する。制御部18は、第1励起光20Fの面内方向の位置および第2励起光88の積層方向の位置に応じて、第1励起光20Fおよび第2励起光88の少なくとも一方の出力強度を制御し、立体輪郭画像データにより描画位置ごとに指定された表示色が実現されるようにしてもよい。
 本実施形態によれば、第1励起光20の集光位置24を三次元制御する必要がなく、励起光20Fの照射方向を二次元のみで制御すればよいため、ASEが生じる交点100の三次元位置の制御が容易となる。
(第9実施形態)
 図14は、第9実施形態に係る表示装置10Gの構成を模式的に示す図である。第9実施形態では、表示体12の第1面13に向けて第1励起光20を照射する第1照射部16に加えて、表示体12の第2面14に向けて第2励起光104を照射する第2照射部102をさらに備える点で、上述の第1実施形態と相違する。以下、第9実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Gは、表示体12と、第1照射部16と、第2照射部102と、制御部18とを備える。表示装置10Gは、画像センサ50を備えてもよいし、画像センサ50を備えなくてもよい。表示体12、第1照射部16および制御部18は、上述の第1実施形態と同様に構成される。
 第2照射部102は、蛍光体を励起するための第2励起光104を表示体12に照射する。第2励起光104は、表示体12の第2面14に入射し、第1励起光20とは反対側から表示体12に照射される。第2照射部102は、表示体12の第2面14の全体に第2励起光104を照射するよう構成される面発光光源である。第2励起光104は、第1励起光20と同じ波長を有してもよく、中心波長が300nm~400nmの範囲に含まれる紫外光であってもよい。
 第2励起光104は、第1励起光20による蛍光体の励起を補助する役割を有する。表示体12の第1面13に入射する第1励起光20は、表示体12を透過するにつれてその強度が減衰する。また、図14に示すように1枚の集光レンズ42の位置によって第1励起光20の集光位置24を変化させる場合、集光位置24が第2面14に近づくにつれて第1励起光20のスポット径が大きくなり、第1励起光20の集光強度が小さくなる。したがって、光源40の出力強度を一定にした場合、第1励起光20の集光強度は、集光位置24が第1面13に近いほど強くなり、集光位置24が第2面14に近いほど弱くなる。一方、第2励起光104の光強度は、第2面14に近いほど強く、第1面13に近いほど弱くなる。このような第2励起光104を表示体12に照射することで、集光位置24における励起を補助し、集光位置24の位置変化に起因する集光位置24における第1励起光20と第2励起光104の光強度の合計値のばらつきを小さくできる。
 図15は、第2励起光104の光強度分布の一例を模式的に示すグラフである。第2照射部102は、図15において実線Cで示されるように、第2面14における光強度が均一となる第2励起光104を照射してもよい。第2照射部102は、第2面14において位置に応じた強度分布を有する第2励起光104を照射してもよい。第2照射部102は、図2において破線Dで示されるように、第2面14の中央部における光強度が相対的に低く、第2面14の周辺部における光強度が相対的に高い強度分布を有する第2励起光104を照射してもよい。表示体12の中央部は、第1励起光20を反射させるミラー46からの距離が相対的に短いため、ミラー46からの距離が遠い周辺部に比べて、第1励起光20の集光強度が大きい。一方、表示体12の周辺部は、ミラー46からの距離が相対的に長いため、第1励起光20の集光強度が相対的に小さい。そこで、第2励起光104の中央部の光強度を低くし、第2励起光104の周辺部の光強度を高くすることで、集光位置24の位置変化に起因する集光位置24における第1励起光20と第2励起光104の光強度の合計値のばらつきを小さくできる。
 第2励起光104の光強度は、表示体12に含まれる蛍光体の自然放射増幅光(ASE)の閾値を超えないように設定される。一方、集光位置24における第1励起光20と第2励起光104の光強度の合計値は、自然放射増幅光の閾値(ASE閾値)以上となるように設定される。
 制御部18は、第2照射部102の動作を制御することにより、第1励起光20の集光位置24に応じて、第2励起光104の光強度を変化させてもよい。例えば、第1励起光20の集光位置24が第2面14に近くなるほど、つまり、第1面13から遠くなるほど、第2励起光104の光強度を大きくしてもよい。これにより、集光位置24における第1励起光20と第2励起光22の光強度の合計値がASE閾値以上となるようにしてもよい。
 本実施形態によれば、第2励起光104の光強度をASE閾値未満とすることにより、表示体12の全体が明るく発光してしまうことを防止できる。一方、集光位置24における第1励起光20と第2励起光104の光強度の合計値をASE閾値以上とすることにより、集光位置24にてASEによる強い発光を得ることができ、集光位置24とは異なる箇所での発光(背景光)とのコントラスト比を高めることができる。
 第9実施形態に係る第2照射部102は、上述の任意の実施形態と組み合わせて用いることができる。例えば、第2照射部102は、図4の第2実施形態に適用されてもよいし、図5-6の第3実施形態に適用されてもよいし、図7-8の第4実施形態に適用されてもよいし、図9の第5実施形態に適用されてもよい。
(第10実施形態)
 図16は、第10実施形態に係る表示装置10Hの構成を模式的に示す図である。第10実施形態では、第1照射部16Aがコリメートレンズ41をさらに含み、第2実施形態と同様に構成される点で、上述の第9実施形態と相違する。以下、第10実施形態について、第9実施形態との相違点を中心に説明し、第9実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Hは、表示体12と、第1照射部16Aと、第2照射部102と、制御部18とを備える。表示装置10Gは、画像センサ50を備えてもよいし、画像センサ50を備えなくてもよい。第1照射部16Aは、第2実施形態と同様に構成される。表示体12、第2照射部102および制御部18は、第9実施形態と同様に構成される。
 本実施形態によれば、コリメートレンズ41を用いることにより、第1励起光20の集光位置24に応じた第1励起光20のスポット径の変化を抑制できる。これにより、集光位置24の変化に起因する集光位置24における第1励起光20の光強度の変動を小さくできる。その結果、第9実施形態に比べて、第2励起光104による補助の割合を小さくでき、集光位置24に応じて第2励起光104の光強度を変化させる割合を小さくできる。第2励起光104による補助の割合を小さくすることで、集光位置24とは異なる箇所での発光(背景光)の強度を小さくできる。また、集光位置24に応じて第2励起光104の光強度を変化させる割合を小さくすることで、集光位置24とは異なる箇所での発光(背景光)の強度のばらつきを小さくできる。
(第11実施形態)
 図17は、第11実施形態に係る表示装置10Jの構成を模式的に示す図である。第11実施形態では、表示装置10Jが光センサ52をさらに備える点で、上述の第9実施形態と相違する。以下、第11実施形態について、第9実施形態との相違点を中心に説明し、第9実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Bは、表示体12と、第1照射部16と、第2照射部102と、制御部18と、光センサ52とを備える。表示装置10Jは、画像センサ50を備えてもよいし、備えなくてもよい。表示体12、第1照射部16、第2照射部102、制御部18および画像センサ50は、第9実施形態と同様に構成される。光センサ52は、第1実施形態と同様に構成される。
 本実施の形態によれば、光センサ52の計測結果に基づいて、第1励起光20の集光位置24を較正することにより、立体像Sを描画する位置精度を高めることができ、立体像Sの表示精度を向上できる。
(第12実施形態)
 第12実施形態では、表示体に含まれる一部の蛍光層が赤外域の発光波長を有する赤外蛍光体を含有する。赤外蛍光体は、第1励起光20によって励起されて赤外光を発する。赤外蛍光体から生じる赤外光の光強度は、光センサにて検出され、第1励起光20の集光位置24がいずれの蛍光層に位置するかを判別するために用いられる。
 赤外蛍光体として、赤外域において互いに異なる発光波長を有する複数種類の赤外蛍光体を用いることができる。例えば、800nmの発光波長を有する第1赤外蛍光体と、900nmの発光波長を有する第2赤外蛍光体と、1000nmの発光波長を有する第3赤外蛍光体と、1100nmの発光波長を有する第4赤外蛍光体と、1200nmの発光波長を有する第5赤外蛍光体と、1300nmの発光波長を有する第6赤外蛍光体とを用いることができる。蛍光層に含有させる赤外蛍光体の種類を異ならせることで、光センサにて検出される赤外光の波長に基づいて、第1励起光20の集光位置24がいずれの蛍光層に位置するかを判別できる。
 以下、第12実施形態について、上述の第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態との共通点は適宜省略する。第12実施形態に係る表示装置は、第1実施形態に係る表示装置10と同様の構成を具備するが、表示体12と光センサ52の構成が異なる。
 図18は、第12実施形態に係る表示体12Kの構成を模式的に示す図である。表示体12Kは、z方向に積層される複数の積層体30a,30b,30c,30d,30e,30f,30g,30h,30i,30jを含む。
 積層体30a~30fは、第1蛍光体と赤外蛍光体を含有する第1蛍光層31a~31fと、第2蛍光体を含有し、赤外蛍光体を含有しない第2蛍光層32と、第3蛍光体を含有し、赤外蛍光体を含有しない第3蛍光層33とを有する。第1積層体30aに含まれる第1蛍光層31aは、第1蛍光体と、第1赤外蛍光体(例えば、800nmの発光波長を有する)とを含有する。第2積層体30bに含まれる第1蛍光層31bは、第1蛍光体と、第2赤外蛍光体(例えば、900nmの発光波長を有する)とを含有する。第3積層体30cに含まれる第1蛍光層31cは、第1蛍光体と、第3赤外蛍光体(例えば、1000nmの発光波長を有する)とを含有する。第4積層体30dに含まれる第1蛍光層31dは、第1蛍光体と、第4赤外蛍光体(例えば、1100nmの発光波長を有する)を含有する。第5積層体30eに含まれる第1蛍光層31eは、第1蛍光体と、第5赤外蛍光体(例えば、1200nmの発光波長を有する)を含有する。第6積層体30fに含まれる第1蛍光層31fは、第1蛍光体と、第6赤外蛍光体(例えば、1300nmの発光波長を有する)を含有する。
 積層体30g,30hは、第1蛍光体を含有し、赤外蛍光体を含有しない第1蛍光層31と、第2蛍光体と赤外蛍光体を含有する第2蛍光層32a,32bと、第3蛍光体を含有し、赤外蛍光体を含有しない第3蛍光層33とを有する。第7積層体30gに含まれる第2蛍光層32aは、第2蛍光体と、第1赤外蛍光体(例えば、800nmの発光波長を有する)とを含有する。第8積層体30hに含まれる第2蛍光層32bは、第2蛍光体と、第2赤外蛍光体(例えば、900nmの発光波長を有する)とを含有する。なお、図示していない積層体に含まれる第2蛍光層は、第2蛍光体を含有するとともに、第3赤外蛍光体、第4赤外蛍光体、第5赤外蛍光体および第6赤外蛍光体のいずれか一つを含有してもよい。
 積層体30i,30jは、第1蛍光体を含有し、赤外蛍光体を含有しない第1蛍光層31と、第2蛍光体を含有し、赤外蛍光体を含有しない第2蛍光層32と、第3蛍光体と赤外蛍光体を含有する第3蛍光層33a,33bとを有する。第9積層体30iに含まれる第3蛍光層33aは、第3蛍光体と、第1赤外蛍光体(例えば、800nmの発光波長を有する)とを含有する。第10積層体30jに含まれる第3蛍光層33bは、第3蛍光体と、第2赤外蛍光体(例えば、900nmの発光波長を有する)とを含有する。なお、図示していない積層体に含まれる第3蛍光層は、第3蛍光体を含有するとともに、第3赤外蛍光体、第4赤外蛍光体、第5赤外蛍光体および第6赤外蛍光体のいずれか一つを含有してもよい。
 図19は、第12実施形態に係る光センサ52Kの構成を模式的に示す図である。光センサ52Kは、検出可能な波長が異なる複数のセンサ54,56,58,60a,60b,60c,60d,60e,60fを有する。第1センサ54、第2センサ56および第3センサ58は、第1実施形態と同様に構成され、例えば、赤色、緑色、青色の光強度を計測するよう構成される。
 光センサ52Kは、複数の赤外センサ60a~60fを有する。第1赤外センサ60aは、第1赤外蛍光体の発光波長の光強度を計測するよう構成され、例えば、800nmの赤外光を選択的に透過させるフィルタを有する。第2赤外センサ60bは、第2赤外蛍光体の発光波長の光強度を計測するよう構成され、例えば、900nmの赤外光を選択的に透過させるフィルタを有する。第3赤外センサ60cは、第3赤外蛍光体の発光波長の光強度を計測するよう構成され、例えば、1000nmの赤外光を選択的に透過させるフィルタを有する。第4赤外センサ60dは、第4赤外蛍光体の発光波長の光強度を計測するよう構成され、例えば、1100nmの赤外光を選択的に透過させるフィルタを有する。第5赤外センサ60eは、第5赤外蛍光体の発光波長の光強度を計測するよう構成され、例えば、1200nmの赤外光を選択的に透過させるフィルタを有する。第6赤外センサ60fは、第6赤外蛍光体の発光波長の光強度を計測するよう構成され、例えば、1300nmの赤外光を選択的に透過させるフィルタを有する。
 制御部18は、レンズ駆動機構44を動作させて集光レンズ42の位置を変化させながら、光センサ52Kにて計測される波長別の光強度を取得する。制御部18は、光センサ52Kにて計測される波長別の光強度に基づいて、複数種類の赤外蛍光体のいずれを含有する蛍光層に第1励起光20の集光位置24が位置するかを判別する。例えば、第1蛍光体の発光波長(赤色)の光強度が最大(または極大)となり、第1赤外蛍光体の発光波長(800nm)の光強度が最大(または極大)となる場合、第1蛍光体と第1赤外蛍光体を含有する第1蛍光層31aに集光位置24が位置すると判別できる。
 図18の例では、連続する積層体30a~30hのそれぞれが赤外蛍光体を含有する場合について示した。変形例においては、赤外蛍光体を含有する積層体と、赤外蛍光体を含有しない積層体とを交互に積層してもよい。例えば、第1赤外蛍光体を含有する第1積層体30aの上に、赤外蛍光体を含有しない複数(例えば9)の積層体30を積層し、その上に第2赤外蛍光体を含有する第2積層体30bを積層してもよい。例えば、10個の積層体ごとに、位置決めの基準とする赤外蛍光体を含有する蛍光層を設けてもよい。これにより、表示体12Kの積層体30の積層数が多い場合に、適度な間隔を空けて位置決めの基準を設定できる。
 図18の例では、一つの蛍光層に1種類の赤外蛍光体を含有させる場合について示した。さらなる変形例においては、一つの蛍光層に2種類以上の赤外蛍光体を含有させてもよい。例えば、一つの蛍光層に、第1赤外蛍光体と第2赤外蛍光体を含有させたり、第1赤外蛍光体、第2赤外蛍光体および第3赤外蛍光体を含有させたりしてもよい。また、位置決めの基準となる蛍光層に応じて、含有させる赤外蛍光体の組み合わせを異ならせてもよい。2種類以上の赤外蛍光体を組み合わせることにより、限られた種類数の赤外蛍光体を用いて、蛍光層を識別するためのパターン数を増やすことができる。これにより、表示体12Kの積層体30の積層数が多い場合に、蛍光層の位置をより細かく把握でき、立体像Sの表示精度を向上できる。
 第12実施形態に係る表示体12Kおよび光センサ52Kは、上述の任意の実施形態と組み合わせて用いることができる。例えば、上述の任意の実施形態における表示体12および光センサ52に代えて、第12実施形態に係る表示体12Kおよび光センサ52Kを用いることができる。また、図7-9に示される表示体12Cに含まれる蛍光層31~33に赤外蛍光体を含有させることにより、蛍光層31~33の位置をより細かく把握できるように構成してもよい。
(第13実施形態)
 図20は、第13実施形態に係る表示装置10Lの構成を模式的に示す図である。第13実施形態では、表示体12Lの第1面13と第2面14の間に電圧を印加する電源110を備える点で、上述の第1実施形態と相違する。以下、第13実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に説明し、第1実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Lは、表示体12Lと、照射部16と、制御部18と、第1電極106と、第2電極108と、電源110とを備える。第1照射部16および制御部18は、第1実施形態と同様に構成される。
 表示体12Lは、第1実施形態に係る表示体12と同様に構成されるが、導電性を有する点で第1実施形態と相違する。表示体12Lの複数の積層体30に含まれる第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33のそれぞれは、導電性を有するように構成される。例えば、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33の母材として、ポリアセチレンやポリチオフェンなどの導電性ポリマーを用いることにより、導電性を有するように構成できる。その他、第1蛍光層31、第2蛍光層32および第3蛍光層33に導電性粒子を含有させることにより、導電性を持たせてもよい。
 第1電極106は、表示体12Lの第1面13に設けられる。第1電極106は、第1励起光20を透過する透明電極であり、酸化インジウム錫(ITO)などの導電性酸化物材料で構成される。第2電極108は、表示体12Lの第2面14に設けられる。第2電極108は、第1電極106と同様に透明電極であることが好ましいが、透明電極でなくてもよい。
 電源110は、第1電極106と第2電極108の間に電圧を印加する。電源110は、表示体12Lに電圧を印加することにより、表示体12Lに含まれる蛍光体を電気的に励起する。電源110は、表示体12Lの全体に補助電圧を印加し、表示体12Lに含まれる蛍光体を補助的に励起する。蛍光体を電気的に励起する場合、蛍光体の発光量は電流密度に依存し、電流密度が大きくなるほど、発光量が増える。電源110は、第1励起光20が照射されていない状態において、蛍光体がASEを生成しない程度の電流密度となるように、第1電極106と第2電極108の間を流れる電流を制御する。つまり、第1電極106と第2電極108の間を流れる電流密度は、ASEを生じさせるのに必要な電流密度である「自然放射増幅光の閾値電流密度」未満となるように制御される。電源110は、定電流回路を有してもよい。
 第1照射部16は、電源110によって補助電圧が印加された状態において、第1励起光20の集光位置24において蛍光体がASEを生成可能となる光強度を有する第1励起光20を照射する。第1照射部16は、集光位置24における第1励起光20による寄与と、電源110による電気的な励起の寄与との合計によって、集光位置24において蛍光体がASEを生成するようにする。
 制御部18は、電源110の動作を制御することにより、第1励起光20の集光位置24に応じて、表示体12Lを流れる電流の電流密度を変化させてもよい。例えば、第1励起光20の集光位置24が第2面14に近くなるほど、つまり、第1面13から遠くなるほど、表示体12Lを流れる電流量(または電流密度)を大きくしてもよい。これにより、集光位置24における第1励起光20による寄与と、電源110による電気的な励起の寄与の合計のばらつきを抑制しつつ、集光位置24において蛍光体がASEを生成するようにしてもよい。
 第13実施形態に係る電源110は、上述の任意の実施形態と組み合わせて用いることができる。例えば、電源110は、図4の第2実施形態に適用されてもよいし、図5-6の第3実施形態に適用されてもよいし、図7-8の第4実施形態に適用されてもよいし、図9の第5実施形態に適用されてもよい。電源110を組み合わせる場合、図7-9に示される表示体12Cは、導電性を有するように構成される。表示体12Cを構成する蛍光層31~33および分離層34~36は、母材としてポリアセチレンやポリチオフェンなどの導電性ポリマーを用いることにより、導電性を有するように構成される。
(第14実施形態)
 図21は、第14実施形態に係る表示装置10Mの構成を模式的に示す図である。第14実施形態では、表示体12Lの中央部と周辺部に別々の電源110a,110bが接続される点で、上述の第13実施形態と相違する。以下、第14実施形態について、第13実施形態との相違点を中心に説明し、第13実施形態との共通点は適宜省略する。
 表示装置10Mは、表示体12Lと、第1照射部16と、制御部18と、第1電極106と、第2電極108と、電源110とを備える。表示体12L、第1照射部16および制御部18は、第13実施形態と同様に構成される。
 第2電極108は、表示体12の第2面14の中央部に設けられる中央電極108aと、第2面14の周辺部に設けられる周辺電極108bとを有する。電源110は、第1電極106と中央電極108aの間に接続される第1電源110aと、第1電極106と周辺電極108bの間に接続される第2電源110bとを有する。
 第1電源110aは、表示体12Lの中央部に第1電流密度の電流を流すように構成される。第2電源110bは、表示体12Lの周辺部に第1電流密度よりも大きい第2電流密度の電流を流すように構成される。表示体12Lの周辺部は、ミラー46からの距離が相対的に長いため、表示体12Lの中央部に比べて、第1励起光20の集光強度が相対的に小さい。そこで、表示体12Lの中央部の電流密度を相対的に低くし、表示体12Lの周辺部の電流密度を相対的に高くすることで、集光位置24の位置変化に起因する集光位置24における第1励起光20の寄与と電気的な励起の寄与の合計のばらつきを小さくできる。
 図21の例では、第2面14に二つの電極108a,108bを設ける場合について示した。さらなる変形例においては、第2面14において同心円状に設定される三以上の電極を設け、三以上の電極のそれぞれに別個の電源を接続してもよい。この場合、表示体12Lの中央部の電流密度が小さくなり、表示体12Lの周辺部の電流密度が大きくなるように電圧を印加してもよい。
 第14実施形態に係る電源110は、上述の任意の実施形態と組み合わせて用いることができる。例えば、電源110は、図4の第2実施形態に適用されてもよいし、図5-6の第3実施形態に適用されてもよいし、図7-8の第4実施形態に適用されてもよいし、図9の第5実施形態に適用されてもよい。電源110を組み合わせる場合、図7-9に示される表示体12Cは、導電性を有するように構成される。表示体12Cを構成する蛍光層31~33および分離層34~36は、母材としてポリアセチレンやポリチオフェンなどの導電性ポリマーを用いることにより、導電性を有するように構成される。
 以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、各表示例に示す構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。
 以下、本発明のいくつかの態様について述べる。
[態様1]
 蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面から第2面に向けて積層させた表示体であって、前記複数の蛍光層のそれぞれの厚さが前記第1面から離れるにつれて大きくなるように構成される表示体と、
 前記表示体の前記第1面に入射して前記蛍光体を励起する励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射する照射部と、を備える表示装置。
[態様2]
 前記複数の蛍光層のそれぞれの厚さは、前記複数の蛍光層のそれぞれに前記励起光の前記集光位置が一致するときの前記励起光のレイリー長の2倍以上である、態様1に記載の表示装置。
[態様3]
 前記励起光の前記集光位置における光強度は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値の1.3倍以上1.5倍以下である、態様1または2に記載の表示装置。
[態様4]
 前記表示体は、前記複数の蛍光層と交互に積層され、蛍光体を含有しない複数の分離層をさらに含む、態様1から3のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様5]
 前記複数の分離層のそれぞれの厚さは、前記第1面から離れるにつれて大きくなるように構成される、態様4に記載の表示装置。
[態様6]
 第1蛍光体を含有する複数の第1蛍光層と、前記第1蛍光体とは発光波長の異なる第2蛍光体を含有する複数の第2蛍光層とを交互に積層させた表示体と、
 前記表示体に入射して前記第1蛍光体を励起する第1励起光と、前記表示体に入射して前記第2蛍光体を励起する第2励起光とを重畳し、前記表示体内における前記第1励起光の第1集光位置および前記第2励起光の第2集光位置を変化させて照射する照射部と、を備える表示装置。
[態様7]
 前記表示体内における前記第1集光位置と前記第2集光位置の間の距離は、前記第1蛍光層または前記第2蛍光層の厚さに一致する、態様6に記載の表示装置。
[態様8]
 前記表示体内における前記第1集光位置と前記第2集光位置の間の距離は、前記第1蛍光層および前記第2蛍光層の厚さの合計の半分に一致する、態様6に記載の表示装置。
[態様9]
 前記複数の第1蛍光層のそれぞれの厚さは、前記第1励起光のレイリー長の2倍以上であり、
 前記複数の第2蛍光層のそれぞれの厚さは、前記第2励起光のレイリー長の2倍以上である、態様6から8のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様10]
 前記第1励起光の前記第1集光位置における光強度は、前記第1蛍光体の自然放射増幅光の閾値の1.3倍以上1.5倍以下であり、
 前記第2励起光の前記第2集光位置における光強度は、前記第2蛍光体の自然放射増幅光の閾値の1.3倍以上1.5倍以下である、態様6から9のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様11]
 複数の積層体を第1面から第2面に向けて積層させた表示体であって、前記複数の積層体のそれぞれが、蛍光体を含有する蛍光層と、蛍光体を含有しない分離層とを含む表示体と、
 前記表示体に入射して前記蛍光体を励起する励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射する照射部と、を備える表示装置。
[態様12]
 前記複数の積層体のそれぞれにおける前記蛍光層の厚さの半分と前記分離層の厚さの合計は、前記複数の積層体のそれぞれに前記励起光の集光位置が一致するときの前記励起光のレイリー長以上である、態様11に記載の表示装置。
[態様13]
 前記複数の積層体のそれぞれに含まれる前記蛍光層の厚さと前記分離層の厚さの合計は、前記複数の積層体のそれぞれに前記励起光の集光位置が一致するときの前記励起光のレイリー長の1倍より大きく2倍より小さい、態様11または12に記載の表示装置。
[態様14]
 前記励起光の前記集光位置における光強度は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値の1.3倍以上1.5倍以下である、態様11から13のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様15]
 前記複数の積層体のそれぞれに含まれる前記分離層の厚さは、前記第1面から離れるにつれて大きくなる、態様11から14のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様16]
 複数の積層体を積層させた表示体であって、前記複数の積層体のそれぞれが、第1蛍光体を含有する第1蛍光層と、蛍光体を含有しない第1分離層と、前記第1蛍光体とは発光波長の異なる第2蛍光体を含有する第2蛍光層と、蛍光体を含有しない第2分離層とを順に積層した構造を有する表示体と、
 前記表示体に入射して前記第1蛍光体を励起する第1励起光と、前記表示体に入射して前記第2蛍光体を励起する第2励起光とを重畳し、前記表示体内における前記第1励起光の第1集光位置および前記第2励起光の第2集光位置を変化させて照射する照射部と、を備える表示装置。
[態様17]
 前記表示体内における前記第1集光位置と前記第2集光位置の間の距離は、前記第2蛍光層の厚さの半分と前記第1励起光のレイリー長の合計以上、または、前記第1蛍光層の厚さの半分と前記第2励起光のレイリー長の合計以上である、態様16に記載の表示装置。
[態様18]
 前記表示体内における前記第1集光位置と前記第2集光位置の間の距離は、前記第1蛍光層の厚さの半分、前記第1分離層の厚さ、および、前記第2蛍光層の厚さの半分の合計に一致する、態様16または17に記載の表示装置。
[態様19]
 前記表示体内における前記第1集光位置と前記第2集光位置の間の距離は、前記第1励起光または前記第2励起光のレイリー長の1倍より大きく2倍より小さい、態様16から18のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様20]
 前記第1励起光の前記第1集光位置における光強度は、前記第1蛍光体の自然放射増幅光の閾値の1.3倍以上1.5倍以下であり、
 前記第2励起光の前記第2集光位置における光強度は、前記第2蛍光体の自然放射増幅光の閾値の1.3倍以上1.5倍以下である、態様16から19のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様21]
 蛍光体を含有する複数の蛍光層と、蛍光体を含有しない複数の分離層とを交互に積層させた表示体と、
 前記表示体に積層方向に入射して前記蛍光体を励起する第1励起光を面内方向の位置を変化させて照射する第1照射部と、
 前記複数の蛍光層に前記面内方向に入射して前記蛍光体を励起する第2励起光を前記積層方向の位置を変化させて照射する第2照射部と、を備える表示装置。
[態様22]
 前記複数の分離層の屈折率は、前記複数の蛍光層の屈折率よりも低い、態様21に記載の表示装置。
[態様23]
 前記複数の分離層の屈折率と前記複数の蛍光層の屈折率の差は、0.01以上0.05以下である、態様22に記載の表示装置。
[態様24]
 前記第1励起光および前記第2励起光のそれぞれの光強度は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値未満であり、
 前記第1励起光および前記第2励起光の光強度の合計値は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値以上である、態様21から23のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様25]
 前記複数の蛍光層のそれぞれの厚さと前記複数の分離層のそれぞれの厚さの合計は、前記第1励起光のレイリー長の1倍より大きく2倍より小さい、態様21から24のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様26]
 前記複数の蛍光層のそれぞれの厚さは、前記第1励起光の集光位置のスポットサイズの0.5倍以上2倍以下である、態様21から25のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様27]
 蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面から第2面に向けて積層させた表示体と、
 前記第1面に入射して前記蛍光体を励起する第1励起光を、前記表示体内における前記第1励起光の集光位置を変化させて照射する第1照射部と、
 前記第2面に入射して前記蛍光体を励起する第2励起光を照射する第2照射部と、を備え、
 前記第2励起光の光強度は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値未満であり、
 前記第1励起光と前記第2励起光の光強度の合計値は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値以上である、表示装置。
[態様28]
 前記第2照射部は、前記第1励起光の前記集光位置に応じて、前記第2励起光の光強度を変化させる、態様27に記載の表示装置。
[態様29]
 前記第2照射部は、前記第2面の全体に前記第2励起光を照射する、態様27または28に記載の表示装置。
[態様30]
 前記第2照射部は、前記第2面の中央部よりも前記第2面の周辺部における光強度が高い強度分布を有する前記第2励起光を照射する、態様29に記載の表示装置。
[態様31]
 蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面から第2面に向けて積層させた表示体の前記第1面に入射して前記蛍光体を励起する第1励起光を、前記表示体内における前記第1励起光の集光位置を変化させて照射するステップと、
 前記第2面に入射して前記蛍光体を励起する第2励起光を照射するステップとを備え、
 前記第2励起光の光強度は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値未満であり、
 前記第1励起光と前記第2励起光の光強度の合計値は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値以上である、表示方法。
 [態様32]
 第1蛍光体を含有する複数の第1蛍光層と、前記第1蛍光体とは異なる発光波長を有する第2蛍光体を含有する複数の第2蛍光層とを積層させた表示体と、
 前記表示体に入射して前記第1蛍光体および前記第2蛍光体を励起する励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射する照射部と、
 前記表示体から出射する光の波長別の光強度を計測する光センサと、
 前記光センサにて計測される前記第1蛍光体の発光波長の光強度および前記第2蛍光体の発光波長の光強度の少なくとも一方に基づいて、前記励起光の集光位置を制御する制御部と、を備える表示装置。
[態様33]
 前記表示体は、赤外域の発光波長を有する赤外蛍光体を含有する蛍光層を含み、
 前記制御部は、前記光センサにて計測される前記赤外蛍光体の発光波長の光強度にさらに基づいて、前記励起光の集光位置を制御する、態様32に記載の表示装置。
[態様34]
 前記表示体は、赤外域の発光波長を有する第1赤外蛍光体を含有する蛍光層と、前記第1赤外蛍光体とは異なる赤外域の発光波長を有する第2赤外蛍光体を含有する蛍光層とを含み、
 前記制御部は、前記光センサにて計測される前記第1赤外蛍光体の発光波長の光強度および前記第2赤外蛍光体の発光波長の光強度にさらに基づいて、前記励起光の集光位置を制御する、態様33に記載の表示装置。
[態様35]
 前記表示体は、赤外域において互いに異なる発光波長を有する複数種類の赤外蛍光体のうちの二以上を含有する蛍光層を含み、
 前記制御部は、前記光センサにて計測される前記複数種類の赤外蛍光体のそれぞれの発光波長の光強度にさらに基づいて、前記励起光の集光位置を制御する、態様33または34に記載の表示装置。
[態様36]
 第1蛍光体を含有する複数の第1蛍光層と、前記第1蛍光体とは発光波長の異なる第2蛍光体を含有する複数の第2蛍光層とを積層させた表示体に入射して前記第1蛍光体および前記第2蛍光体を励起する励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射するステップと、
 前記表示体から出射する光の波長別の強度を光センサにより計測するステップと、
 前記光センサにて計測される前記第1蛍光体の発光波長の光強度および前記第2蛍光体の発光波長の光強度の少なくとも一方に基づいて、前記励起光の集光位置を制御するステップと、を備える表示方法。
[態様37]
 蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面から第2面に向けて積層させた表示体と、
 前記第1面に設けられる第1電極と、
 前記第2面に設けられる第2電極と、
 前記第1電極と前記第2電極の間に電圧を印加する電源と、
 前記表示体に入射して前記蛍光体を励起する励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射する照射部と、を備える表示装置。
[態様38]
 前記電源は、前記励起光の前記集光位置に応じて、前記第1電極と前記第2電極の間を流れる電流量を変化させる、態様37に記載の表示装置。
[態様39]
 前記電源は、前記蛍光体が自然放射増幅光を生成可能となる自然放射増幅光の閾値電流密度未満となる電流を前記第1電極と前記第2電極の間に流すように構成され、
 前記照射部は、前記蛍光体が自然放射増幅光を生成可能となる光強度を有する前記励起光を照射する、態様37または38に記載の表示装置。
[態様40]
 前記第2電極は、前記第2面の中央部に設けられる中央電極と、前記第2面の周辺部に設けられる周辺電極とを有し、
 前記電源は、前記第1電極と前記中央電極の間に第1電流密度の電流を流すための第1電源と、前記第1電極と前記周辺電極の間に前記第1電流密度よりも大きい第2電流密度の電流を流すための第2電源とを有する、態様37から39のいずれか一つに記載の表示装置。
[態様41]
 蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面から第2面に向けて積層させた表示体の前記第1面に設けられる第1電極と、前記第2面に設けられる第2電極との間に直流電圧を印加するステップと、
 前記表示体に入射して前記蛍光体を励起する励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射するステップと、を備える表示方法。
 本開示によれば、立体表示技術を提供できる。
 10…表示装置、12…表示体、13…第1面、14…第2面、16…照射部、18…制御部、20…励起光、21…第1励起光、22…第2励起光、23…第3励起光、24…集光位置、25…第1集光位置、26…第2集光位置、27…第3集光位置、30…積層体、31…第1蛍光層、32…第2蛍光層、33…第3蛍光層、34…第1分離層、35…第2分離層、36…第3分離層、40…光源、41…コリメートレンズ、42…集光レンズ、44…レンズ駆動機構、46…ミラー、48…ミラー駆動機構、16B…照射部、61…第1光源、62…第2光源、63…第3光源、64…第1コリメートレンズ、65…第2コリメートレンズ、66…第3コリメートレンズ、67…第1ハーフミラー、68…第2ハーフミラー、69…第3ミラー。

Claims (9)

  1.  蛍光体を含有する複数の蛍光層を第1面から第2面に向けて積層させた表示体と、
     前記表示体に入射して前記蛍光体を励起する励起光を面内方向の位置を変化させて照射する照射部と、を備える表示装置。
  2.  前記表示体は、前記複数の蛍光層のそれぞれの厚さが前記第1面から離れるにつれて大きくなるように構成され、
     前記照射部は、前記表示体の前記第1面に入射する前記励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射する、請求項1に記載の表示装置。
  3.  前記複数の蛍光層は、第1蛍光体を含有する複数の第1蛍光層と、前記第1蛍光体とは発光波長の異なる第2蛍光体を含有する複数の第2蛍光層とを含み、前記複数の第1蛍光層と複数の第2蛍光層とが交互に積層されており、
     前記励起光は、前記表示体に入射して前記第1蛍光体を励起する第1励起光と、前記表示体に入射して前記第2蛍光体を励起する第2励起光とを含み、
     前記照射部は、前記第1励起光と前記第2励起光とを重畳し、前記表示体内における前記第1励起光の第1集光位置および前記第2励起光の第2集光位置を変化させて照射する、請求項1に記載の表示装置。
  4.  前記表示体は、前記第1面から前記第2面に向けて積層される複数の積層体を備え、前記複数の積層体のそれぞれが前記複数の蛍光層の少なくとも一つである蛍光層と、蛍光体を含有しない分離層とを含み、
     前記照射部は、前記表示体に入射する前記励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射する、請求項1に記載の表示装置。
  5.  前記表示体は、前記第1面から前記第2面に向けて積層される複数の積層体を備え、前記複数の積層体のそれぞれが、前記複数の蛍光層の少なくとも一つである第1蛍光体を含有する第1蛍光層と、蛍光体を含有しない第1分離層と、前記第1蛍光体とは発光波長の異なる第2蛍光体を含有する第2蛍光層と、蛍光体を含有しない第2分離層とを順に積層した構造を有し、
     前記励起光は、前記表示体に入射して前記第1蛍光体を励起する第1励起光と、前記表示体に入射して前記第2蛍光体を励起する第2励起光とを含み、
     前記照射部は、前記第1励起光と前記第2励起光とを重畳し、前記表示体内における前記第1励起光の第1集光位置および前記第2励起光の第2集光位置を変化させて照射する、請求項1に記載の表示装置。
  6.  前記表示体は、蛍光体を含有しない複数の分離層さらに含み、前記複数の蛍光層と前記複数の分離層とが交互に積層されており、
     前記照射部は、前記表示体に積層方向に入射して前記蛍光体を励起する第1励起光を面内方向の位置を変化させて照射する第1照射部であり、
     前記複数の蛍光層に前記面内方向に入射して前記蛍光体を励起する第2励起光を前記積層方向の位置を変化させて照射する第2照射部をさらに備える、請求項1に記載の表示装置。
  7.  前記照射部は、前記第1面に入射して前記蛍光体を励起する第1励起光を、前記表示体内における前記第1励起光の集光位置を変化させて照射する第1照射部であり、
     前記第2面に入射して前記蛍光体を励起する第2励起光を照射する第2照射部をさらに備え、
     前記第2励起光の光強度は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値未満であり、
     前記第1励起光と前記第2励起光の光強度の合計値は、前記蛍光体の自然放射増幅光の閾値以上である、請求項1に記載の表示装置。
  8.  前記複数の蛍光層は、第1蛍光体を含有する複数の第1蛍光層と、前記第1蛍光体とは発光波長の異なる第2蛍光体を含有する複数の第2蛍光層とを含み、前記複数の第1蛍光層と複数の第2蛍光層とが交互に積層されており、
     前記照射部は、前記第1蛍光体および前記第2蛍光体を励起する前記励起光を、前記表示体内における前記励起光の集光位置を変化させて照射し、
     前記表示体から出射する光の波長別の光強度を計測する光センサと、
     前記光センサにて計測される前記第1蛍光体の発光波長の光強度および前記第2蛍光体の発光波長の光強度の少なくとも一方に基づいて、前記励起光の集光位置を制御する制御部と、をさらに備える、請求項1に記載の表示装置。
  9.  前記第1面に設けられる第1電極と、
     前記第2面に設けられる第2電極と、
     前記第1電極と前記第2電極の間に電圧を印加する電源と、をさらに備える、請求項1に記載の表示装置。
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